Java中的Map实现类详解

Java集合框架提供了多种Map接口的实现，每种实现都有其特定的使用场景和特点。以下是主要的Map实现类及其特性分析：

1. 通用Map实现

HashMap

特点：基于哈希表的实现，允许null键和null值
线程安全：非线程安全
性能：O(1)时间复杂度的基本操作(get/put)
排序：不保证顺序
Java版本：1.2+
典型用途：单线程环境下最常用的Map实现

Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();

LinkedHashMap

特点：维护插入顺序或访问顺序的双向链表
线程安全：非线程安全
性能：比HashMap稍慢，因为要维护链表
排序：插入顺序或访问顺序(LRU)
Java版本：1.4+
典型用途：需要保持插入/访问顺序的场景

// 保持插入顺序
Map<String, Integer> linkedMap = new LinkedHashMap<>();// LRU缓存实现(最近最少使用)
Map<String, Integer> lruCache = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true) {protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {return size() > MAX_ENTRIES;}
};

TreeMap

特点：基于红黑树的NavigableMap实现
线程安全：非线程安全
性能：O(log n)时间复杂度的基本操作
排序：按键的自然顺序或Comparator排序
Java版本：1.2+
典型用途：需要有序映射的场景

// 自然顺序
Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();// 自定义排序
Map<String, Integer> customOrderMap = new TreeMap<>(Comparator.reverseOrder());

2. 线程安全Map实现

Hashtable

特点：早期的线程安全哈希表实现
线程安全：是(方法级别同步)
性能：较差(同步开销大)
排序：不保证顺序
Java版本：1.0+
典型用途：遗留系统维护，新代码不推荐使用

Map<String, Integer> hashtable = new Hashtable<>();

ConcurrentHashMap

特点：高并发优化的哈希表
线程安全：是(分段锁/CAS)
性能：高并发下性能优秀
排序：不保证顺序
Java版本：1.5+
典型用途：高并发环境下的映射需求

Map<String, Integer> concurrentMap = new ConcurrentHashMap<>();

ConcurrentSkipListMap

特点：基于跳表的并发有序Map
线程安全：是
性能：O(log n)时间复杂度
排序：按键的自然顺序或Comparator排序
Java版本：1.6+
典型用途：需要并发访问的有序映射

ConcurrentMap<String, Integer> skipListMap = new ConcurrentSkipListMap<>();

3. 特殊用途Map实现

EnumMap

特点：专为枚举键设计的高效Map
线程安全：非线程安全
性能：非常高效(基于枚举序数)
排序：枚举定义顺序
Java版本：1.5+
典型用途：使用枚举作为键的映射

enum Day { MON, TUE, WED }
Map<Day, String> enumMap = new EnumMap<>(Day.class);

IdentityHashMap

特点：使用==而不是equals()比较键
线程安全：非线程安全
性能：类似HashMap
排序：不保证顺序
Java版本：1.4+
典型用途：需要对象标识而非对象值相等的场景

Map<String, Integer> identityMap = new IdentityHashMap<>();

WeakHashMap

特点：使用弱引用存储键，适合做缓存
线程安全：非线程安全
性能：类似HashMap
排序：不保证顺序
Java版本：1.2+
典型用途：实现内存敏感的缓存

Map<String, Integer> weakMap = new WeakHashMap<>();

4. Java 9+新增的不可变Map

Map.of()/Map.ofEntries()

特点：创建小型不可变Map
线程安全：隐式线程安全
性能：优化的小尺寸Map
排序：不保证顺序
Java版本：9+
典型用途：创建常量映射或测试数据

// 最多10个键值对
Map<String, Integer> immutableMap = Map.of("a", 1, "b", 2);// 更多键值对
Map<String, Integer> largerMap = Map.ofEntries(Map.entry("a", 1),Map.entry("b", 2),// ...
);

5. 第三方Map实现

除了JDK自带的实现，常见的第三方Map实现包括：

Google Guava:
- ImmutableMap: 真正不可变的Map
- BiMap: 双向映射
- Multimap: 一键多值的Map
Eclipse Collections:
- UnifiedMap: 优化的Map实现
- ImmutableMap: 不可变版本
Apache Commons Collections:
- LRUMap: 固定大小的LRU缓存Map
- MultiKeyMap: 复合键Map

选择指南

需求特征	推荐实现
单线程通用映射	HashMap
保持插入/访问顺序	LinkedHashMap
需要排序	TreeMap
高并发环境	ConcurrentHashMap
并发且需要排序	ConcurrentSkipListMap
枚举键	EnumMap
对象标识作为键	IdentityHashMap
内存敏感缓存	WeakHashMap
小型不可变映射	Map.of()/Map.ofEntries()
双向映射	Guava BiMap
一键多值	Guava Multimap