Java 集合框架精要 (二)：Map 族群特性與選型指南

Map 介面四大常用實現 — HashMap、Hashtable、TreeMap、LinkedHashMap — 在底層結構、線程安全、迭代順序、效能特徵上差異顯著。本文系統對比五大維度，助您精準選型。

一、底層儲存機制

二、繼承體系

• HashMap、TreeMap、LinkedHashMap → 繼承 AbstractMap
• Hashtable → 繼承 Dictionary (舊版抽象類)
• LinkedHashMap → 繼承 HashMap

三、線程安全性

• Hashtable：所有方法 synchronized，線程安全但效能低，不推薦新代碼使用
• 其他三者：非線程安全
• 同步包裝：Collections.synchronizedMap(new HashMap()) 或併發包 ConcurrentHashMap (JDK5+ 首選)

四、迭代器行為

• 所有實現的 Iterator 均為 **fail-fast** (快速失敗)
• 迭代過程中結構性修改 (增/刪) 會拋出 ConcurrentModificationException
• 僅修改值 (map.put(key, newVal)) 不屬結構性修改

五、不可修改視圖

Map<K,V> unmodifiable = Collections.unmodifiableMap(originalMap);
// 任何修改操作拋出 UnsupportedOperationException

六、選型決策樹

1. 需要 **鍵值有序** (自然序/自定義比較) → TreeMap
2. 需要 **保持插入順序** (如 LRU 快取、配置載入) → LinkedHashMap (accessOrder=true 可做 LRU)
3. 高併發讀寫 → ConcurrentHashMap (分段鎖/CAS，無鎖讀)
4. 單線程/外部同步，追求極致存取速度 → HashMap
5. 遺留代碼兼容、需同步但不引入 JDK5+ → Hashtable (極少見)

七、效能微調提示

• 初始容量：new HashMap(int initialCapacity) 避免擴容重雜湊，預估大小 * 1.3
• 負載因子：預設 0.75，記憶體敏感可調高 (0.8-0.9)，效能敏感調低 (0.5-0.6)
• 鍵型別：優先用 String、Integer 等不可變且 hashCode() 分布良好的型別