Java集合框架中的WeakHashMap与软引用

WeakHashMap的key是弱引用、value是强引用，GC时key被回收但value不释放，易致内存泄漏；适用于监听器映射等生命周期解耦场景，不适用于value缓存。

WeakHashMap 的 key 是弱引用，value 不是

WeakHashMap 的核心机制是：它的 key 被包装成 WeakReference 存储，而 value 是强引用。这意味着只要 key 对象没有其他强引用指向它，下一次 GC 时该 key 就会被回收，对应 entry 也会被自动清理——但 value 不会因此被释放，除非它本身也没被其他地方引用。

常见错误是以为 WeakHashMap 能“自动释放 value 内存”，结果 value 持有大对象（比如缓存的图片、解析后的 XML Document）且未手动清理，导致内存泄漏。

• 只适合 key 是临时对象、value 很小或生命周期天然短的场景（如监听器映射、线程局部元数据）
• 不适用于“缓存 value”的需求；要缓存 value，应考虑 SoftReference + 自定义 Map 或 ConcurrentHashMap>
• 遍历时可能遇到 null key（已被 GC），需用 entry.getKey() != null 过滤

软引用（SoftReference）比弱引用更“懒”，但不可控

SoftReference 的回收时机由 JVM 决定，通常在内存不足（OOM 前）才触发，而 WeakReference 在下次 GC 就可能被清掉。这个“延迟回收”看似友好，实则带来两个问题：

• 软引用不是“按需释放”，而是“等快撑爆了才甩包袱”，容易掩盖内存压力，让 OOM 来得突然
• 不同 JVM 实现（HotSpot vs OpenJ9）对软引用的保留策略不同；HotSpot 默认按“最近使用时间 × 静态系数”估算保留时长，可通过 -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB 调整，但线上环境极少动这个参数
• 不能和 WeakHashMap 混用：WeakHashMap 内部固定用弱引用，无法替换成软引用

想实现 value 可被回收的缓存，别直接套 WeakHashMap

如果目标是“key 存在时 value 尽量留着，key 消失或内存紧张时 value 也跟着释放”，WeakHashMap 无法满足，因为它的 value 是强引用。正确做法是自己维护引用关系：

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Map> cache = new ConcurrentHashMap<>();
// 存
cache.put(key, new SoftReference<>(value));
// 取
SoftReference ref = cache.get(key);
Value value = ref == null ? null : ref.get(); // 注意 get() 可能返回 null
if (value == null) {
    cache.remove(key); // 清理失效 entry
}

注意点：

• 必须检查 ref.get() 返回值是否为 null，软引用可能已被回收
• 要用 ConcurrentHashMap 替代 HashMap，避免多线程下 get+remove 的竞态
• 不建议在 value 上再套一层弱引用（WeakReference），因为回收太激进，缓存命中率会断崖下跌

WeakHashMap 的迭代器不保证原子性，遍历时别改结构

WeakHashMap 的迭代器是 fail-fast 的，但它的“fail”不是因为显式修改，而是因为 GC 导致内部 table 缩容或 entry 被清除。这意味着：

• 遍历过程中发生 GC，可能导致 ConcurrentModificationException（尤其在 G1 或 ZGC 下更频繁）
• 即使没抛异常，也可能漏掉刚被清除的 entry，或重复看到尚未清除的 stale entry
• 不要在 for-each 中调用 map.remove(key)；若需清理，先收集 key，再批量 remove

真正需要安全遍历的场景，应复制 keySet：

for (Key key : new ArrayList<>(map.keySet())) {
    Value value = map.get(key); // 此时 key 确保未被 GC
    if (value == null || !isValid(value)) {
        map.remove(key);
    }
}

WeakHashMap 的价值不在通用缓存，而在解耦生命周期——比如 GUI 组件注册监听器时，用 WeakHashMap 存 listener → component 映射，component 销毁后无需手动反注册。这点容易被忽略：它解决的是“谁负责清理”的问题，而不是“怎么省内存”的问题。