目的

让Map中不再使用的Entry被GC及时回收，释放内存空间

应用场景-缓存

应用场景：Map本身生命周期很长，需要长期贮留内存中，但Map中的Entry可以删除，使用时可以从其它地方再次取得。
实例：tomcat中的缓存有用到。

源码解析

先理解HashMap源码
以及WeakReference：弱引用——WeakReference——所引用的对象的回收规则

WeahHashMap与HashMap在代码实现上的不同点：

WeahHashMap类的 Entry<K, V> 继承了 WeakReference，并设置 referent = key。
WeakHashMap类内定义了一个ReferenceQueue refQueue，每个entry创建时，都会绑定这个refQueue，当GC清理了entry的 referent 后，也就是说entry与自己的key断开引用了，会将entry入队到其绑定的 refQueue中去。 WeahkHashMap类内的任何操作执行前（如：get / size 等操作），都会先检查一遍这个refQueue，将已经被GC断开了对key的引用的entry全都从map中remove掉。

 private final ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();   // 定义一个队列，GC会自动将绑定到了此队列的weak实例入队到此队列，用户应当在每次访问weak实例前，都要检查实例是否已经被GC入队到此队列中，如果是，说明实例已经被GC，应当放弃使用。...private static class Entry<K,V> extends WeakHashMap<Object> implements Map.Entry<K,V>{V value;int hash;Entry<K,V> next;Entry(Object key, V value, ReferenceQueue queue, int hash, Entry<K,V> next){super(key, queue);    // 调用父类WeakReference的构造方法，设置referent = key, queue = refQueue;this.value = value; this.hash = hash;this.next = next;}}

具体如下：

在WeakHashMap类中定义了一个实例域ReferenceQueue<Map.Entry> queue。

   /*** Reference queue for cleared WeakEntries*/private final ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();

定义了一个内部类WeakHashMap.Entry，直接继承了WeakReference，Entry中没有定义key字段，而是调用super(key,queue)，将 key 保存在Reference类的referent字段中。
由于Entry本身对key是弱引用，因此GC会监测key，在某个Entry的key处于适当状态时，Entry会被加入到pending列表，然后由ReferenceHandler将Entry添加到queue队列。
WeakHashMap中的许多操作，比如get(K key),size(),remove(K key)时，都会先调用expungeStaleEntries();方法，这个方法会将已经被添加到queue中的Entry从map中移除，同时会将entry的value变量的值置为null。
经过步骤4，entry被从Map中移除后，不再有对此entry的引用，entry对key即referent的引用是弱引用，entry的value的值被赋值为null，原来的value的对象也不再被引用。GC就可以回收这些对象了。

代码详解

自定义的内部类Entry<K,V>，实现了Map.Entry<K,V>，同时继承了WeakReference。其referent指向key。也就是说，WeakHahsMap中的每个Entry都是一个weakRefer实例。

可以看到代码中没有定义实例域key,而是调用WeakReference的构造函数super(key,queue)，使得weakRefer实例的referent变量指向了key。

Entry的getKey()方法，就是调用WeakReference的get()方法，返回referent引用的key。

put(k, v)方法执行，构造Entry时，会将给定的key赋值给referent。

get( k) 方法执行时，根据 k.hash == entry.hash && k.equals(entry.get()) 来比较和查找，其中entry.get()得到的就是referent引用的key。

private static class Entry<K,V> extends WeakReference<Object> implements Map.Entry<K,V> {V value;final int hash;Entry<K,V> next;/*** Creates new entry.*/Entry(Object key, V value,ReferenceQueue<Object> queue,int hash, Entry<K,V> next) {super(key, queue);this.value = value;this.hash  = hash;this.next  = next;}@SuppressWarnings("unchecked")public K getKey() {return (K) WeakHashMap.unmaskNull(get());}public int hashCode() {      /* 重写实现了Object类中的hashCode，此方法是计算整个Entry实例对象的hashCode，不是计算key的hashCode */K k = getKey();V v = getValue();return Objects.hashCode(k) ^ Objects.hashCode(v);}
}

类中定义了一个声明的同时也初始化了的ReferenceQueue类型的变量： private final ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();
WeakHashMap中的所有Entry的key都会在super(key,queue)时，注册到此queue上。
GC线程会监测这些key的可达性的状态，在key处于一个特殊状态时，就会将引用key的WeakReference实例对象的状态设置为pending，并将WeakReference实例添加到pengding列表中去。
而Reference类创建的ReferenceHandler线程则会自旋处理pending列表中的所有处于pending状态的Reference实例，将它们enqueue()到queue中去，
最终GC会回收queue里的所有Reference实例，由于是Entry实现了WeakReference，因此最终是整个entry被回收。
获取WeakHashMap的table[]数组时，会将已经被GC入队的key关联的entry从map中删除。

private Entry<K,V>[] getTable(){Entry<K,V>[] table = expungeStaleEntries();return table;
}/*** Expunges stale entries from the table.*/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;elseprev.next = next;// Must not null out e.next;// stale entries may be in use by a HashIteratore.value = null; // Help GCsize--;break;}prev = p;p = next;}}}}

get(K key)时，会调用Reference的get()获得Entry真正的key，与参数key做比较

   public V get(Object key) {Object k = maskNull(key);int h = hash(k);Entry<K,V>[] tab = getTable();int index = indexFor(h, tab.length);Entry<K,V> e = tab[index];while (e != null) {if (e.hash == h && eq(k, e.get()))return e.value;e = e.next;}return null;}

实例解析：WeakHashMap在tomcat的缓存中的应用

public final class ConcurrentCache<K,V>{private  final int size;private  final Map<K,V> eden;    //新创建的，最近使用的，放在eden里。private final Map<K,V> longTerm;    // 当eden满了后，将eden里的所有对象移动到longTerm里。longTerm是一个WeakHashMap，GC及时清理其中的数据。public ConcurrentCache(int  size){this.size=size;eden= new ConcurrentHashMap(size);longTerm = new WeakHashMap();}public V get(K k){     /* 被get，最新被使用了，必须要在eden中*/V v = eden.get(k) ;if(v==null){synchronized(longTerm){v = longTerm.get(k);         }if(v!=null){eden.put(k,v);}           }return v;  }public V put(K K,V v){   /*最新创建的，放到eden中*/if(eden.size()>=size){synchronized(longTerm){longTerm.putAll(eden);}eden.clear();}eden.put(k,v);}
}

get时，如果eden中没有，而longTerm中有，则将数据取出后，再添加到eden中，保证最新最近使用的放在eden中。
put时，如果eden已经满了，就将eden中的全部倒换到longTerm中去，将新创建的这个要put到eden中。
如此，longTerm中就是长期未使用的、不常用的，因此用WeakHashMap以便GC回收，释放空间。
缓存使用 ConcurrentHashMap 和 synchronized(longTerm) 很简单地实现了多线程安全的缓存。

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