WeakHashMap 是 Java 集合框架中一种特殊的 Map 实现，它与普通 HashMap 的主要区别在于键的引用方式 —— WeakHashMap 的键使用弱引用（WeakReference），当键不再再被其他强引用指向时，可能会被垃圾回收器回收，从而自动从 Map 中移除对应的键值对。这种特性使它适合存储临时缓存数据。
（1）弱引用键机制：键被包装在弱引用中，当键对象没有其他强引用时，会被标记为可回收。当垃圾回收发生时，被回收的键对应的键值对会从 WeakHashMap 中自动移除（无需手动删除）。注意，如果值仍被强引用，即使键被回收，值不会被回收。
（2）存储结构：底层与 HashMap 类似，采用哈希表（数组 + 链表 / 红黑树）实现。还额外维护一个引用队列（ReferenceQueue），用于跟踪被回收的键，以便清理对应的键值对。
（3）键值约束：键可以为 null（null 作为键时，其引用特性与普通 null 一致）。值也可以为 null。
（4）非线程安全：本身不是线程安全的，多线程环境下需手动同步，如使用 Collections.synchronizedMap()方法进行包装。
（5）迭代行为：迭代过程中可能出现元素被移除（因垃圾回收），因此迭代器是「弱一致的」（weakly consistent），不会抛出 ConcurrentModificationException异常，这也导致迭代器可能不会反映 Map 的最新状态。
在 Java 中，引用类型分为四种，它们的主要区别在于垃圾回收机制对对象的处理方式不同，从强到弱依次为：强引用（Strong Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）、虚引用（Phantom Reference）。
最常见的引用类型，如Object obj = new Object()，obj就是强引用。
只要对象被强引用关联，垃圾回收器就不会回收该对象，即使内存不足，JVM 也会抛出OutOfMemoryError，而不会回收强引用指向的对象。只有当强引用被显式置为null（如obj = null），且对象没有其他强引用时，才可能被回收。
强引用是日常开发中默认使用的引用方式，用于确保对象在使用期间不被回收。
通过java.lang.ref.SoftReference类实现，如SoftReference<Object> softRef = new SoftReference<>(new Object())。
软引用关联的对象，在内存充足时不会被回收，但当内存不足（即将发生 OOM）时，会被垃圾回收器回收。
软引用适合缓存场景（如图片缓存），当内存紧张时释放缓存，避免 OOM。
注意：回收软引用对象时，会同时回收其关联的对象，但软引用本身需要配合引用队列（ReferenceQueue）手动清理，避免内存泄漏。
通过java.lang.ref.WeakReference类实现，如WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(new Object())。
弱引用关联的对象，只要发生垃圾回收，无论内存是否充足，都会被回收。
弱引用非常适合存储非必需对象，且希望对象随垃圾回收自动释放（如 ThreadLocal 中的 Entry、WeakHashMap 的 key）。
注意：弱引用的生命周期比软引用更短，同样可配合引用队列处理回收后的清理逻辑。
通过java.lang.ref.PhantomReference类实现，必须配合引用队列使用，如PhantomReference<Object> phantomRef = new PhantomReference<>(new Object(), queue)。
虚引用对对象的生命周期没有影响，无法通过虚引用获取对象（get()方法始终返回null）。
当对象被回收时，虚引用会被加入关联的引用队列，用于跟踪对象的回收状态。
虚引用主要用于监听对象的垃圾回收过程（如释放堆外内存资源），是唯一能在对象被回收前收到通知的引用类型。
WeakHashMap 提供了 4 种构造方法：
WeakHashMap() 构造一个新的、空的 WeakHashMap，使用默认的初始容量（16）和加载因子（0.75）。
WeakHashMap(int initialCapacity) 构造一个新的、空的 WeakHashMap，使用指定的初始容量和默认的加载因子（0.75）。
WeakHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) 构造一个新的、空的 WeakHashMap，使用指定的初始容量和指定的加载因子。
WeakHashMap(Map<? extends K,? extends V> m) 构造一个新的 WeakHashMap，包含与指定映射相同的映射关系。注意，键会被包装为弱引用。
WeakHashMap 实现了 Map 接口的所有方法，核心方法与普通 Map 类似：
向 Map 中添加键值对。键（key）会被包装为弱引用（WeakReference）存储，而值（value）通过强引用持有。如果键为 null，会被特殊处理（视为一个独立的弱引用键，null 键的回收逻辑与普通键一致）。执行成功，返回该键之前关联的值，如果键不存在则返回 null。
注意：如果值对象强引用其对应的键（直接或间接），会导致键无法被回收，从而使键值对永久保留（可能造成内存泄漏）。
批量添加另一个 Map（m）中的所有键值对到当前 WeakHashMap。WeakHashMap 会对 m 中的每个键值对调用 put 方法，因此键同样会被包装为弱引用，值以强引用存储。
注意：如果 m 中的键在添加后没有外部强引用，后续可能被垃圾回收，导致对应键值对被自动移除。
根据键获取对应的值。查找时会先检查键是否已被回收（即弱引用是否失效）。如果键已被回收，会自动移除对应的键值对，并返回 null。
如果键未被回收，则返回其关联的值；如果键不存在，也返回 null。
注意：无法通过返回值 null 区分 “键不存在” 和 “键已被回收”，需结合 containsKey 方法判断。
返回所有键的 Set 视图。该集合是 “动态视图”，包含当前未被回收的键，但可能残留已被回收的键（尚未被清理）。
当访问该集合（如迭代、调用 size 等）时，会触发一次 “清理操作”，自动移除所有已被回收的键，因此集合内容可能随垃圾回收和访问行为动态变化。
注意：迭代过程中如果键被回收，可能导致迭代元素数量减少（符合快速失败机制，若结构被修改会抛出 ConcurrentModificationException）。
返回所有值的 Collection 视图。与 keySet 类似，是动态视图，包含当前有效键关联的值。访问时会清理已回收键对应的 值，因此集合内容可能动态减少。
返回所有键值对（Entry）的 Set 视图。每个 Entry 中的键是弱引用关联的对象，值是强引用。访问该集合时会清理已回收键对应的 Entry，因此迭代过程中 Entry 数量可能减少。
注意：Entry 的 getKey() 方法可能返回 null（若键已被回收但尚未清理），但清理后会自动移除这类 Entry。
手动移除指定键对应的键值对。返回被移除的值（若键不存在或已被回收，返回 null）。
此方法是主动删除，无论键是否被回收，都会移除对应的键值对；而自动回收是被动触发（键被垃圾回收后）。
清空 Map 中所有键值对，包括未被回收的键。调用后 size() 会返回 0，所有弱引用键被清除，值也随之释放（若值无其他引用）。
判断 Map 中是否包含指定键（且键未被回收）。检查时会先清理已回收的键，再判断键是否存在。
若键已被回收，返回 false；若键存在且未被回收，返回 true。
判断 Map 中是否包含指定值。遍历所有未被回收的键对应的值，检查是否存在与 value 相等（equals 方法）的值。
注意：若值被多个键共享，即使部分键被回收，只要有一个键未被回收且关联该值，就返回 true。
返回当前有效键值对的数量（即键未被回收的键值对）。调用时会先清理已回收的键，再统计剩余数量，因此返回值可能随垃圾回收而减少（即使未手动修改映射）。
判断映射是否为空（即有效键值对数量为 0）。内部调用 size() == 0，因此同样会先清理已回收的键，返回结果反映当前状态（可能前一次调用返回 false，后一次因键被回收返回 true）。
下面通过一个简单示例介绍 WeakHashMap 的简单用法：
package com.hxstrive.java_collection.weakHashMapExample;
import java.util.WeakHashMap;
public class WeakHashMapExample {
public static void main(String[] args) {
WeakHashMap<Object, String> map = new WeakHashMap<>();
Object strongKey = new Object(); // 强引用的键
Object weakKey = new Object(); // 仅被WeakHashMap引用的键
map.put(strongKey, "强引用键对应的值");
map.put(weakKey, "弱引用键对应的值");
System.out.println("初始大小：" + map.size()); // 输出：2
// 移除weakKey的强引用（此时仅WeakHashMap持有其弱引用）
weakKey = null;
// 提示垃圾回收
System.gc();
// 给垃圾回收一些时间
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 弱引用键已被回收，对应键值对被移除
System.out.println("GC后大小：" + map.size()); // 输出：1
System.out.println("强引用键的值：" + map.get(strongKey)); // 仍存在
System.out.println("弱引用键的值：" + map.get(new Object())); // 已回收，返回null
}
}输出结果（可能因 JVM 垃圾回收时机略有差异）：
初始大小：2 GC后大小：1 强引用键的值：强引用键对应的值 弱引用键的值：null
下面介绍几个 WeakHashMap 使用场景：
（1） 缓存场景：存储临时缓存数据，当数据不再被使用（无强引用）时自动释放内存，避免内存泄漏。例如：缓存图片资源、数据库查询结果等。
（2）元数据关联：为对象动态关联附加信息，当对象被回收时，元数据自动清理。例如：为临时创建的对象添加额外属性。
（3）资源自动释放：需要随目标对象生命周期自动管理的资源映射，如监听器注册（监听器随目标对象回收而移除）。
注意：WeakHashMap 不适合存储需要长期保留的键值对，且其 size() 方法返回的结果可能不精确（因为垃圾回收可能在任意时刻发生）。在使用时，应避免依赖其元素的存在性，除非能确保键有强引用。
更多信息参考 https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/WeakHashMap.html API 文档。
川公网安备51010802032098