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

Question

带有映射的常见模式是检查密钥是否存在，然后仅在其执行时对该值执行操作，请考虑：

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

然而，这通常被认为很差，因为它需要两个地图查找，其中此替代方案仅需要一个：

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。 除了不那么简洁和可读之外，它可能是不正确的，因为它无法区分密钥不存在的情况和密钥存在的情况，但显式地映射为null 。 当然，在个别情况下，我们可以创建外部不变量，使得映射不会包含null值，但是通常我们不能依赖于第二种模式，需要回退到效率较低的实现。

但为什么第一次实施需要效率较低？ HashMap的.containsKey()看起来像这样：

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

和Guava的ImmutableMap.containsKey()类似的是：

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

由于这些调用完成了执行.get()所有工作，缓存此调用结果的缺点是什么，然后将相同键的连续调用短暂循环到.get() ？ 看起来成本是一个单指针，但好处意味着实现这种模式的“正确”方式也是“有效”的方式。

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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

因为缓存假设一个特定的用例，但实际上会减慢其他用户的速度。 它还增加了很多复杂性。

你如何缓存价值？ 当多个线程一次读取时会发生什么？

坐下来开始思考所有可能发生的各种边缘情况和问题。 例如，如果在包含调用和get调用之间更改了值。 这种看似简单的变化实际上引入了很多复杂性并且减慢了许多操作，这些操作实际上比这个特定序列更频繁地使用。

您还应该考虑在非缓存之上构建“缓存映射”，但相反的情况是不可能的。

Answer 2

缓存在某些情况下是有帮助的，在其他情况下是有害的。 在基本映射实现中实现缓存会在缓存无用的情况下引起问题。

请记住，可以轻松地围绕非缓存映射构建一个包装器，该映射根据特定方案进行缓存。

Answer 3

我想这不值得：

• 通常，你根本就不在乎。
• 您的简单缓存完全不是微不足道的，因为它需要处理修改和并发。
• 在性能关键代码中，您可以编写丑陋且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情况下调用contains ，并且您的缓存会降低它的速度。

您可以使用始终正确的此代码段。

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

除非key不存在或映射为null否则它仅使用单个操作。 我猜，在你的用例中，这种情况并不经常发生。

Answer 4

其他答案涵盖了要点，但我想特别说明这一点：

第二个实现有它自己的问题。 除了不那么简洁和可读之外，它可能是不正确的，因为它无法区分密钥不存在的情况和密钥存在的情况，但显式地映射为null。

我从这个答案（在这个评论中）带走的东西如下： 你真的想要区分 null 和缺席值吗？

虽然我不能用一般性的说法，但我会说根据我的个人经验，我从来不需要将键明确地映射到null。

我推测，将null插入到地图中的设计主要用于表示发生了特殊/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已发生特殊情况。