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Map 家族对比

问题​

Java 中有哪些 Map 实现？它们各自适用于什么场景？

答案​

Map 家族一览​

实现类底层结构有序性null key线程安全特点
HashMap数组+链表+红黑树无序允许 1 个否最常用
LinkedHashMapHashMap + 双向链表插入/访问顺序允许 1 个否有序 Map
TreeMap红黑树Key 排序不允许否有序 + 范围查询
Hashtable数组+链表无序不允许是（全表锁）已废弃
ConcurrentHashMap数组+链表+红黑树无序不允许是（桶锁）并发首选
WeakHashMap数组+链表无序允许 1 个否弱引用 key
IdentityHashMap数组无序允许否== 比较 key
EnumMap数组枚举顺序不允许否枚举 key 专用

LinkedHashMap​

继承 HashMap，通过双向链表维护顺序：

LinkedHashMapDemo.java
// 保持插入顺序（默认）
Map<String, Integer> insertOrder = new LinkedHashMap<>();
insertOrder.put("c", 3);
insertOrder.put("a", 1);
insertOrder.put("b", 2);
System.out.println(insertOrder.keySet()); // [c, a, b]

// 保持访问顺序（LRU 缓存的基础）
Map<String, Integer> accessOrder = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true);
accessOrder.put("a", 1);
accessOrder.put("b", 2);
accessOrder.put("c", 3);
accessOrder.get("a"); // 访问 a，移到链表尾部
System.out.println(accessOrder.keySet()); // [b, c, a]

// 基于 LinkedHashMap 实现 LRU 缓存
public class LRUCache<K, V> extends LinkedHashMap<K, V> {
    private final int maxSize;

    public LRUCache(int maxSize) {
        super(maxSize, 0.75f, true); // accessOrder = true
        this.maxSize = maxSize;
    }

    // 超出容量时移除最久未访问的元素（链表头部）
    @Override
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest) {
        return size() > maxSize;
    }
}

TreeMap​

基于红黑树，key 有序，支持范围查询：

TreeMapDemo.java
TreeMap<Integer, String> map = new TreeMap<>();
map.put(3, "c");
map.put(1, "a");
map.put(5, "e");
map.put(2, "b");
map.put(4, "d");

map.firstKey();           // 1（最小 key）
map.lastKey();            // 5（最大 key）
map.floorKey(3);          // 3（≤ 3 的最大 key）
map.ceilingKey(3);        // 3（≥ 3 的最小 key）
map.subMap(2, 5);         // {2=b, 3=c, 4=d}（[2, 5) 范围）
map.headMap(3);           // {1=a, 2=b}（< 3）
map.tailMap(3);           // {3=c, 4=d, 5=e}（≥ 3）

WeakHashMap​

key 使用弱引用（WeakReference），当 key 没有其他强引用时，GC 会回收该键值对：

WeakHashMapDemo.java
WeakHashMap<Object, String> map = new WeakHashMap<>();
Object key = new Object();
map.put(key, "value");
System.out.println(map.size()); // 1

key = null; // 移除强引用
System.gc(); // 触发 GC
Thread.sleep(100);
System.out.println(map.size()); // 0（key 被回收，键值对自动清理）

适用于缓存场景，避免缓存阻止对象被 GC。ThreadLocal 内部的 ThreadLocalMap 就使用了类似弱引用的 Entry。

常见面试问题​

Q1: HashMap 和 TreeMap 怎么选？​

答案：

  • HashMap：不需要排序，追求最高性能（O(1)O(1) 增删查）
  • TreeMap：需要按 key 排序、范围查询（O(log⁡n)O(\log n) 增删查）

Q2: LinkedHashMap 怎么实现 LRU 缓存？​

答案：

构造时设置 accessOrder = true，每次 get/put 后将节点移到链表尾部。重写 removeEldestEntry() 方法，在 size > maxSize 时返回 true，自动移除链表头部（最久未访问）的节点。

Q3: IdentityHashMap 和 HashMap 的区别？​

答案：

IdentityHashMap 使用 ==（引用相等）而非 equals() 比较 key。两个内容相同但不是同一个对象的 key 会被当作不同的 key。适用于需要严格区分对象引用的场景（如序列化框架检测循环引用）。

Q4: 如何选择合适的 Map 实现？​

答案：

是否需要线程安全？
├── 是 → ConcurrentHashMap
└── 否 → 是否需要排序？
    ├── 是 → TreeMap
    └── 否 → 是否需要有序？
        ├── 插入顺序 → LinkedHashMap
        ├── 访问顺序（LRU）→ LinkedHashMap(accessOrder=true)
        └── 不需要 → HashMap

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