在Java中，在Map中使用Set作为key时应该注意什么？

Question

我不确定在 Maps 中使用动态对象（例如 Set）作为键的主流观点是什么。

我知道典型的 Map 实现（例如，HashMap）使用哈希码来决定将条目放入哪个存储桶，并且如果该哈希码应该以某种方式改变（也许是因为 Set 的内容应该完全改变，那么这可能会导致桶被错误地计算（与 Set 最初插入 HashMap 的方式相比），从而弄乱 HashMap。

但是，如果我确保 Set 内容根本不改变，这是否是一个可行的选择？即便如此，由于 Set 固有的易变性质，这种方法是否通常被认为容易出错（即使采取了预防措施以确保它们不被修改）？

看起来 Java 允许将函数参数指定为 final；这也许是可以采取的一项小预防措施？

人们甚至在商业/开源实践中做这样的事情吗？ （把 List、Set、Map 等作为 Maps 中的键？）

我想我应该描述一下我想用这个来完成什么，这样动机就会变得更加清晰，也许可以建议替代实现。

我想要完成的是拥有这样的东西：

class TaggedMap<T, V> {
  Map<Set<T>, V> _map;
  Map<T, Set<Set<T>>> _keys;
}

...本质上，能够用某些键（T）“标记”某些数据（V）并编写其他辅助功能来访问/修改数据并用它做其他花哨的事情（即返回一个列表满足某些键标准的所有条目）。 _keys 的作用是作为一种索引，方便查找值，而不必循环遍历 _map 的所有条目。

就我而言，我打算专门使用 T = String，V = Integer。我与之交谈过的人建议用字符串代替 Set，即：

class TaggedMap<V> {
  Map<String, V> _map;
  Map<T, Set<String>> _keys;
}

其中 _map 中的键属于“key1;key2;key3”类型，键由分隔符分隔。但我想知道我是否可以完成一个更通用的版本，而不必强制在键之间使用分隔符的字符串。

我想知道的另一件事是是否有某种方法可以将其作为地图扩展。我的设想是：

class TaggedMap<Set<T>, V> implements Map<Set<T>, V> {
  Map<Set<T>, V> _map;
  Map<T, Set<Set<T>>> _keys;
}

但是，我无法编译它，这可能是由于我对泛型的理解不足。以此为目标，任何人都可以修复上述声明，使其按照我所描述的精神工作，或建议一些轻微的结构修改吗？特别想知道“implements Map, V>”子句，是否可以声明这么复杂的接口实现。

Answer 1

@templatetypedef 的回答基本正确。如果集合的状态在它是键时不能更改，您只能安全地使用 Set 作为某些数据结构中的键。如果集合的状态发生变化，就会违反数据结构的不变量，对其进行操作会得到错误的结果。

使用Collections.unmodifiableSet 创建的包装器可以提供帮助，但有一个隐藏的问题。如果原始集合仍然可以直接访问，则应用程序可以对其进行修改；例如

public void addToMap(Set key, Object value);
    someMap.put(Collections.unmodifiableSet(key), value);
}

// but ...

Set someKey = ...
addToMap(someKey, "Hi mum");
...
someKey.add("something");  // Ooops ... 

为确保不会发生这种情况，您需要在包装之前制作该集合的深层副本。那可能很昂贵。

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使用Set 作为密钥的另一个问题是它可能很昂贵。实现键/值映射有两种通用方法；使用hashcode 方法或使用实现排序的compareTo 方法。这两个对于套装来说都是昂贵的。

Answer 2

正如你提到的，集合可以改变，即使你阻止集合改变（即它包含的元素），元素本身也可能改变。这些因素会影响哈希码。

你能用更高级的术语描述你正在尝试做什么吗？

Answer 3

如果你确保你是正确的

1. Set 的内容没有被修改，并且
2. Sets 本身没有被修改

将它们用作Map 中的键是完全安全的。

很难确保 (1) 不会被意外违反。一种选择可能是专门设计存储在Set 中的类，以便该类的所有实例都是不可变的。这将防止任何人意外更改 Set 键之一，因此 (1) 是不可能的。比如你使用Set<String>作为key，就不用担心Set里面的Strings会因为外部修改而改变。

您可以使用Collections.unmodifiableSet 方法很容易地使（2）成为可能，该方法返回无法修改的Set 的包装视图。可以对任何Set 执行此操作，这意味着为您的密钥使用类似的内容可能是一个非常好的主意。

希望这会有所帮助！如果你的用户名和我想的一样，祝你好运学习每一种语言！ :-)