在Java中，在Map中使用Set作为key时应该注意什么？

Question

我不确定关于在 Maps 中使用动态对象（例如 Sets）作为键的流行观点是什么。

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，那么这可能会混乱通过导致错误计算存储桶（与 Set 最初插入 HashMap 的方式相比）来提升 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，这种方法是否通常被认为容易出错，因为 Set 具有固有的易变性（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 function arguments 指定为最终； 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？ （将 List、Set、Map 等作为 Maps 中的键？）

我想我应该描述一下我试图用这个来完成的事情，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（即返回所有条目的列表满足一些键的标准）。 _keys 的 function 用作一种索引，以方便查找值而不必循环遍历所有 _map 的条目。

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，类似于：

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

其中 _map 中的键属于“key1;key2;key3”排序，键由分隔符分隔。 但是我想知道我是否可以完成一个更通用的版本，而不必在键之间强制使用带有分隔符的字符串。

我想知道的另一件事是是否有某种方法可以将其作为 Map 扩展。 我设想的是这样的：

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，可能是由于我对 generics 的了解不足。 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

你是对的，如果你确保

1. Set内容不被修改，并且
2. Set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 class 存储在Set中，以便该 class 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。 例如，如果使用Set<String>作为键，则无需担心Set内部的String会因外部修改而发生变化。

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。 这可以对任何Set完成，这意味着将类似的东西用于您的键可能是一个非常好的主意。

希望这会有所帮助，如果您的用户名与我认为的一样：祝您学习每种语言好运！ :-)

Answer 2

正如您所提到的，集合可以更改，即使您阻止集合更改（即它包含的元素），元素本身也可能会更改。 这些因素会影响哈希码。

你能用更高层次的术语描述你正在尝试做什么吗？

Answer 3

@templatetypedef 的回答基本上是正确的。 如果集合的 state 在它是键时不能更改，则只能安全地使用Set作为某些数据结构中的键。 如果集合的 state 发生变化，就会违反数据结构的不变量，对其进行操作将给出错误的结果。

使用Collections.unmodifiableSet创建的包装器可以提供帮助，但有一个隐藏的陷阱。 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作为键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。 这两者对于套装来说都是昂贵的。