为什么常见的 Map 实现不为 Map.get() 缓存 Map.containsKey() 的结果

Question

使用映射的常见模式是检查键是否存在，然后仅在存在时才对值进行操作，请考虑：

if(!map.containsKey(key)) {
  map.put(key, new DefaultValue());
}
return map.get(key);

但是这通常被认为很差，因为它需要两次地图查找，而这种替代方案只需要一次：

Value result = map.get(key);
if(result == null) 
{
  result = new DefaultValue();
  map.put(key,result);
}
return result;

然而，第二个实现有它自己的问题。除了不太简洁和可读性之外，它还可能不正确，因为它无法区分密钥不存在和密钥存在但显式映射到null 的情况。当然，在个别情况下，我们可以创建映射不包含 null 值的外部不变量，但通常我们不能依赖第二种模式，需要退回到效率较低的实现。

但是为什么第一个实现需要降低效率呢？ HashMap 的 .containsKey() 看起来像这样：

public boolean containsKey(Object key) {
  return getEntry(key) != null;
}

而Guava的ImmutableMap.containsKey()同样是：

public boolean containsKey(@Nullable Object key) {
  return get(key) != null;
}

由于这些调用完成了.get() 的所有工作，缓存此调用的结果，然后短循环对同一密钥的连续调用.get() 有什么缺点？看起来成本是一个单一的指针，但好处意味着实现这种模式的“正确”方式也是这样做的“高效”方式。

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private transient Entry<K,V> lastContainsKeyResult = null;

public boolean containsKey(Object key) {
  lastContainsKeyResult = getEntry(key);
  return lastContainsKeyResult != null;
}

public V get(Object key) {
  if(key != null && lastContainsKeyResult != null && 
     key.equals(lastContainsKeyResult.getKey()) {
    return lastContainsKeyResult.getValue();
  }
  // normal hash lookup
}

Answer 1

因为缓存假定了一个特定的用例，但实际上会减慢其他用例的速度。这也增加了很多复杂性。

如何缓存值？当多个线程同时读取时会发生什么？

坐下来开始思考这里可能发生的所有各种极端情况和问题。例如，如果值在 contains 调用和 get 调用之间发生变化。这样一个看似简单的改变，实际上引入了很多复杂性，并减慢了很多实际上比这个特定序列更可能被频繁使用的操作。

您还应该考虑在非缓存地图之上构建“缓存地图”是可能的，但相反是不可能的。

Answer 2

缓存在某些情况下是有用的，在其他情况下是有害的。在基本地图实现中实现缓存会在缓存无用的情况下导致问题。

请记住，可以轻松地围绕非缓存映射构造一个包装器，该映射会根据特定场景进行缓存。

Answer 3

我觉得不值得：

• 通常，您根本不在乎。
• 您的简单缓存并非微不足道，因为它需要处理修改和并发。
• 在性能关键代码中，您可能会编写丑陋而快速的解决方法并避免开销。
• 在另一个性能关键代码中，您可能需要在没有以下 get 的情况下调用 contains，并且您的缓存会减慢它的速度。

你可以使用这个永远正确的sn-p。

Value result = map.get(key);
if (result == null && !map.containsKey(key)) {
    // handle absent key
}

它只使用一个操作，除非key 不存在或映射到null。我想，在您的用例中，这不会经常发生。

Answer 4

其他答案涵盖了要点，但我想特别强调这一点：

第二个实现有它自己的问题。除了不太简洁和可读性之外，它还可能不正确，因为它无法区分键不存在和键存在但显式映射到 null 的情况。

我从this 答案（this 评论中）带走的东西如下：你真的想区分null 和缺席值吗？

虽然我不能笼统地说，但我想说，根据我的个人经验，我从来不需要将键显式映射到 null。

我推测，将null 插入地图的设计主要用于指示发生了特殊/负面情况。在这种情况下，我可能会考虑使用空对象模式，而不是存储一个实际对象，该对象通过其方法返回值向调用者指示发生了特殊情况。