标签：weakhashmap reference referencequeue
本文的大部分参考自下面这篇blog：http://hongjiang.info/java-referencequeue/
先上图：
WeakHashMap的实现是通过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。
先看看ReferenceQueue在Java中的描述：
Reference queues, to which registered reference objects are appended by the garbage collector after the appropriate reachability changes are detected.
中文JavaDoc的描述：引用队列，在检测到适当的可到达性更改后，垃圾回收器将已注册的引用对象添加到该队列中
查看源代码会发现它很简单，实现了一个队列的入队(enqueue)和出队(poll还有remove)操作，内部元素就是泛型的Reference，并且Queue的实现，是由Reference自身的链表结构所实现的。
再来看 Reference类的代码，注意，javadoc中有一句，提到了它与GC是紧密相关的：
Because reference objects are implemented in close cooperation with the garbage collector, this class may not be subclassed directly.
从数据结构上看，Reference链表结构内部主要的成员有
private T referent; //就是它所指引的
Reference next; //指向下一个；
另一个比较重要的内部数据是：
ReferenceQueue<? super T> queue;
这个queue是通过构造函数传入的，表示创建一个Reference时，要将其注册到那个queue上。
Queue的另一个作用是可以区分不同状态的Reference。Reference有4种状态，不同状态的reference其queue也不同：
Active:
queue = ReferenceQueue with which instance is registered,
or ReferenceQueue.NULL if it was not registered with a queue; next = null.
Pending:
queue = ReferenceQueue with which instance is registered;
next = Following instance in queue, or this if at end of list.
Enqueued:
queue = ReferenceQueue.ENQUEUED; next = Following instance
in queue, or this if at end of list.
Inactive:
queue = ReferenceQueue.NULL; next = this.
那么，当我们创建了一个WeakReference，并且将其referent改变后，究竟发生了什么？先看一段代码：
// eg1
public static void test() throws Exception{
Object o = new Object();
// 默认的构造函数，会使用ReferenceQueue.NULL 作为queue
WeakReference<Object> wr = new WeakReference<Object>(o);
System.out.println(wr.get() == null);
o = null;
System.gc();
System.out.println(wr.get() == null);
}
结果大家都知道，但其内部是怎么实现的，还需重新看Reference的源码，内部有两点需要注意：
1）pending和 discovered成员：
先看pending对象
/* List of References waiting to be enqueued. The collector adds
* References to this list, while the Reference-handler thread removes
* them. This list is protected by the above lock object.
*/
private static Reference pending = null;
//这个对象，定义为private，并且全局没有任何给它赋值的地方，
//根据它上面的注释，我们了解到这个变量是和垃圾回收期打交道的。
再看discovered，同样为private，上下文也没有任何地方使用它
transient private Reference<T> discovered; /* used by VM */
//看到了它的注释也明确写着是给VM用的。
上面两个变量对应在VM中的调用，可以参考openjdk中的hotspot源码，在hotspot/src/share/vm/memory/referenceProcessor.cpp 的ReferenceProcessor::discover_reference 方法。(根据此方法的注释由了解到虚拟机在对Reference的处理有ReferenceBasedDiscovery和RefeferentBasedDiscovery两种策略)
2）ReferenceHandler线程
这个线程在Reference类的static构造块中启动，并且被设置为高优先级和daemon状态。此线程要做的事情，是不断的检查pending 是否为null，如果pending不为null，则将pending进行enqueue，否则线程进入wait状态。
通过这2点，我们来看整个过程：
pending是由jvm来赋值的，当Reference内部的referent对象的可达状态改变时，jvm会将Reference对象放入pending链表。
结合代码eg1中的 o = null; 这一句，它使得o对象满足垃圾回收的条件，并且在后边显式的调用了 System.gc()，垃圾收集进行的时候会标记WeakReference所referent的对象o为不可达（使得wr.get()==null），并且通过 赋值给pending，触发ReferenceHandler线程处理pending。
ReferenceHandler线程要做的是将pending对象enqueue，但默认我们所提供的queue，也就是从构造函数传入的是null，实际是使用了ReferenceQueue.NULL，Handler线程判断queue为ReferenceQueue.NULL则不进行操作，只有非ReferenceQueue.NULL的queue才会将Reference进行enqueue。
ReferenceQueue.NULL相当于我们提供了一个空的Queue去监听垃圾回收器给我们的反馈，并且对这种反馈不做任何处理。要处理反馈，则必须要提供一个非ReferenceQueue.NULL的queue。
在WeakHashMap则在内部提供了一个非NULL的ReferenceQueue
private final ReferenceQueue<K> queue = new ReferenceQueue<K>();
在 WeakHashMap 添加一个元素时，会使用 此queue来做监听器。见put方法中的下面一句：
tab[i] = new Entry<K,V>(k, value, queue, h, e);
这里Entry是一个内部类，继承了WeakReference
class Entry<K,V> extends WeakReference<K> implements Map.Entry<K,V>
WeakHashMap的 put, size, clear 都会间接或直接的调用到 expungeStaleEntries()方法。
expungeStaleEntries顾名思义，此方法的作用就是将 queue中陈旧的Reference进行删除，因为其内部的referent都已经不可达了。所以也将这个WeakReference包装的key从map中删除。
个人认为：ReferenceQueue是作为 JVM GC与上层Reference对象管理之间的一个消息传递方式，它使得我们可以对所监听的对象引用可达发生变化时做一些处理，WeakHashMap正是利用此来实现的。
标签：weakhashmap reference referencequeue
原文地址：http://blog.csdn.net/yuyuanhuang/article/details/43926293
