阅读 JDK 8 源码：WeakHashMap 和 Reference、ReferenceQueue

WeakHashMap 是一种特殊的 HashMap，它的 key 为 WeakReference 弱引用，并且内置了一个 ReferenceQueue 用于存储被回收的弱引用。阅读 WeakHashMap 源码之前，需要先理解 Reference 和 ReferenceQueue 的机制。理解其基本原理之后，可以使用 HashMap 达到跟 WeakHashMap 一样的效果，文末提供了示例。

1. Reference

public abstract class Reference
extends Object

Reference 是引用对象的抽象基类。此类定义了常用于所有引用对象的操作。因为引用对象是通过与垃圾回收器的密切合作来实现的，所以不能直接为此类创建子类。

Reference 继承结构

继承结构如下：

Reference 与 GC 的交互

在 Reference 实例所管理的对象被垃圾回收器检测为不可达时，垃圾回收器会把该 Reference 添加到 pending-Reference 列表中，这是一个非常轻量级的操作。同时，Reference 实例会默认启动一个 ReferenceHandler 守护线程，不停地尝试从 pending-Reference 列表中取得被回收的 Reference 实例。当获取成功时，ReferenceHandler 线程会把该 Reference 存入 ReferenceQueue 队列。

Reference 的构造函数

Reference 是一个抽象类，需要由子类来调用其构造方法。
入参 referent 是需要被 GC 特殊对待的对象 ，入参 queue 是 ReferenceQueue 引用队列实例，默认为 ReferenceQueue.NULL。

Reference(T referent) {
    this(referent, null);
}

Reference(T referent, ReferenceQueue queue) {
    this.referent = referent;
    this.queue = (queue == null) ? ReferenceQueue.NULL : queue;
}

Reference 的属性

private T referent;  // Reference实例管理的对象，会被GC特殊对待

volatile ReferenceQueue queue; // Reference实例管理的对象被回收后，Reference实例会被添加到这个队列中

/* When active:   NULL
 *     pending:   this
 *    Enqueued:   队列中的下一个引用（如果是最后一个，则为this）
 *    Inactive:   this
 */
@SuppressWarnings("rawtypes")
Reference next; // ReferenceQueue队列的下一个引用

/* When active:   由垃圾回收器管理的已发现的引用列表的下一个元素（如果是最后一个，则为this）
 *     pending:   pending-Reference列表中的下一个元素（如果是最后一个，则为null）
 *   otherwise:   NULL
 */
transient private Reference discovered;  // pending-Reference列表的指针，由JVM使用

/* 用于控制垃圾回收器操作的锁，垃圾回收器开始一轮垃圾回收前要获取此锁。
 * 所有占用这个锁的代码必须尽快完成，不能生成新对象，也不能调用用户代码。
 */
static private class Lock { }
private static Lock lock = new Lock();


/* pending-Reference列表，存储等待进入ReferenceQueue队列的引用。
 * 垃圾回收器向该列表添加元素，而Reference-handler线程向该列表移除元素。
 * 操作pending-Reference列表需要使用lock对象。
 * pending-Reference列表使用discovered指针来访问元素。
 */
private static Reference