WeakHashMap和HashMap的区别
前面对HashMap的源码和WeakHashMap的源码分别进行了分析。在WeakHashMap源码分析博文中有对与HashMap区别的比较，但是不够具体系统。加上本人看了一些相关的博文，发现了一些好的例子来说明这两者的区别，因此，就有了这篇博文。
WeakHashMap和HashMap一样，WeakHashMap也是一个散列表，它存储的内容也是键值对(key-value)映射，而且键和值都可以为null。不过WeakHashMap的键是“弱键”(注：源码中Entry中的定义是这样的：private static class Entry<K,V> extends WeakReference<Object> implements Map.Entry<K,V>，即Entry实现了WeakReference类)，当WeakHashMap某个键不再正常使用时，会被从WeakHashMap自动删除。更精确的说，对于一个给定的键，其映射的存在并不能阻止垃圾回收器对该键的丢弃，这就使该键称为被终止的，被终止，然后被回收，这样，这就可以认为该键值对应该被WeakHashMap删除。因此，WeakHashMap使用了弱引用作为内部数据的存储方案，，WeakHashMap可以作为简单缓存表的解决方案，当系统内存不足时，垃圾收集器会自动的清除没有在任何其他地方被引用的键值对。如果需要用一张很大的Map作为缓存表时，那么可以考虑使用WeakHashMap。
从源码的角度，我们来分析下上面这段话是如何来工作的？？
在WeakHashMap实现中，借用了ReferenceQueue这个“监听器”来保存被GC回收的”弱键”，然后在每次使用WeakHashMap时，就在WeakHashMap中删除ReferenceQueue中保存的键值对。即WeakHashMap的实现是通过借用
ReferenceQueue这个“监听器”来优雅的实现自动删除那些引用不可达的key的。关于ReferenceQueue会在下篇博文中进行介绍
具体如下：
WeakHashMap是通过数组table保存Entry(键值对)；每个Entry实际上就是一个链表来实现的。当某“弱键”不再被其它对象引用，就会被GC回收时，这个“弱键”也同时被添加到ReferenceQueue队列中。当下一步我们需要操作WeakHashMap时，会先同步table、queue，table中保存了全部的键值对，而queue中保存的是GC回收的键值对；同步他们，就是删除table中被GC回收的键值对。
源码中完成“删除”操作的函数代码如下：
/**
* Expunges stale entries from the table.
*翻译：删除过时的条目，即将ReferenceQueue队列中的对象引用全部在table中给删除掉
*思路：如何删除一个table的节点e，方法为：首先计算e的hash值，接着根据hash值找到其在table的位置，然后遍历链表即可。
*/
private void expungeStaleEntries() {
for (Object x; (x = queue.poll()) != null; ) {
synchronized (queue) {
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) x;
int i = indexFor(e.hash, table.length);
Entry<K,V> prev = table[i];
Entry<K,V> p = prev;
while (p != null) {
Entry<K,V> next = p.next;
if (p == e) {
if (prev == e)
table[i] = next;
else
prev.next = next;
// Must not null out e.next;
// stale entries may be in use by a HashIterator
e.value = null; // Help GC
size--;
break;
}
prev = p;
p = next;
}
}
}
}
例子说明1：往一个WeakHashMap中添加大量的元素
上面说的可能比较空，比如为什么可以作为缓冲表呀之类，可能看一个实际例子之后我们就可以更好的理解上面的两段话
第一段代码，就是HashMap的应用，往HashMap中存放一系列很大的数据。
public class TestHashMap {
public static void main(String[] args){
Map<Integer,byte[]> hashMap = new HashMap<Integer,byte[]>();
for(int i=0;i<100000;i++){
hashMap.put(i, new byte[i]);
}
}
}
第二段代码，就是WeakHashMap的应用，往WeakHashMap中存放与上例HashMap相同的数据。
public class TestWeakHashMap {
public static void main(String[] args){
Map<Integer,byte[]> weakHashMap = new WeakHashMap<Integer,byte[]>();
for(int i=0;i<100000;i++){
weakHashMap.put(i, new byte[i]);
}
}
}
运行上面的两段代码，发现，第一段代码是不能正常工作的，会抛“java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space”，而第二段代码就可以正常工作。
以上就说明了，WeakHashMap当系统内存不足时，垃圾收集器会自动的清除没有在任何其他地方被引用的键值对，因此可以作为简单缓存表的解决方案。而HashMap就没有上述功能。
但是，如果WeakHashMap的key在系统内持有强引用，那么WeakHashMap就退化为了HashMap，所有的表项都不会被垃圾回收器回收。
例子说明2：一系列的WeakHashMap，往每个WeakHashMap中只添加一个大的数据
看如下的例子，例子的代码是，在for循环中每次都new一个WeakHashMap对象，且每个对象实例中只添加一个key和value都是大的数组对象。看会出现上面现象？？？
public class TestWeakHashMap3 {
public static void main(String[] args){
List<WeakHashMap<Integer[][], Integer[][]>> maps = new ArrayList<WeakHashMap<Integer[][],Integer[][]>>();
int totalNum = 10000;
for(int i=0;i<totalNum;i++){
WeakHashMap<Integer[][], Integer[][]> w = new WeakHashMap<Integer[][], Integer[][]>();
w.put(new Integer[1000][1000], new Integer[1000][1000]);
maps.add(w);
System.gc();//显示gc
System.out.println(i);
}
}
}
上面的运行结果如下：即由于空间不足报异常错误。
/*
* 运行结果：Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
* at com.wrh.testhashmap.TestWeakHashMap3.main(TestWeakHashMap3.java:15)
* */
而如下的代码确能够正常工作，这两段代码的区别在于下面这段代码中调用了WeakHashMap的size()方法。
public class TestWeakHashMap5 {
public static void main(String[] args){
List<WeakHashMap<Integer[][], Integer[][]>> maps = new ArrayList<WeakHashMap<Integer[][],Integer[][]>>();
int totalNum = 10000;
for(int i=0;i<totalNum;i++){
WeakHashMap<Integer[][], Integer[][]> w = new WeakHashMap<Integer[][], Integer[][]>();
w.put(new Integer[1000][1000], new Integer[1000][1000]);
maps.add(w);
System.gc();
for(int j=0;j<i;j++){
System.out.println("第"+j+"个map的大小为："+maps.get(j).size());
}
}
}
}
可能有人要问了，不是说WeakHashMap具有会自动进行垃圾回收，第一种情况为什么会报OOM异常了，第二种情况会正常工作呢？？？？
首先要说明的是，第一段代码并不是没有执行GC，而是仅对WeakHashMap中的key中的Integer数组进行了回收，而value依然保持。我们先来看如下的例子：将value换成一个小的对象Object，就会证明这一点内容。
public static void main(String[] args){
List<WeakHashMap<Integer[][], Object>> maps = new ArrayList<WeakHashMap<Integer[][],Object>>();
int totalNum = 10000;
for(int i=0;i<totalNum;i++){
WeakHashMap<Integer[][], Object> w = new WeakHashMap<Integer[][], Object>();
w.put(new Integer[1000][1000], new Object());
maps.add(w);
System.gc();
System.out.println(i);
}
}
上面的代码运行时没有任何问题的，这也就证明了key中的Integer数组确实被回收了，那为何key中的reference数据被GC，却没有触发WeakHashMap去做清理整个key的操作呢？？
原因是在于：在进行put操作后，虽然GC将WeakReference的key中的Integer数组回收了，并将事件通过到了ReferenceQueue，但是后续却没有相应的动作去触发WeakHashMap来进行处理ReferenceQueue，所以WeakReference包装的key依然存在在WeakHashMap中，其对应的value也就依然存在。
但是在WeakHashMap中会删除那些已经被GC的键值对在源码中是通过调用expungeStaleEntries函数来完成的，而这个函数只在WeakHashMap的put、get、size()等方法中才进行了调用。因此，只有put、get、size()方法来可以触发WeakHashMap来进行处理ReferenceQueue。
以上也就是为什么上面的第二段代码中调用下WeakHashMap的size()方法之后就不会报异常能正常工作的原因。
参考资料
1、http://hongjiang.info/java-referencequeue/:写的更详细
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