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Java HashMap keySet() 視圖特性與刪除操作實例

編輯：Java 程式設計入門

核心概念

HashMap.keySet() 回傳 Set<K>，此 Set 為視圖，直接反映 Map 內部鍵集合。對 Set 的修改（如 remove()）會同步影響原 Map，反之亦然。

最小可執行範例

import java.util.HashMap;
import java.util.Set;

public class HashMapKeySetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put(1, 1);
        map.put(2, 4);
        map.put(3, 9);
        map.put(4, 16);

        Set<Integer> keySet = map.keySet();
        System.out.println("修改前 Map size: " + map.size());  // 4

        // 透過 keySet 移除鍵 3
        boolean removed = keySet.remove(3);
        System.out.println("keySet.remove(3) 回傳: " + removed);  // true
        System.out.println("修改後 Map size: " + map.size());      // 3
        System.out.println("Map 剩餘鍵: " + map.keySet());         // [1, 2, 4]
    }
}

關鍵行為對照表

操作	keySet 視圖	原 Map	備註
`keySet.remove(key)`	移除成功回傳 true	對應 Entry 被刪除	支援 `removeIf()`、`clear()`
`keySet.add(key)`	拋 UnsupportedOperationException	不變	Map 需值，Set 無法單獨加鍵
`map.put(newKey, val)`	自動出現新鍵	新增 Entry	視圖即時同步
`map.remove(key)`	自動消失該鍵	刪除 Entry	視圖即時同步
迭代器 `iterator.remove()`	安全移除	同步刪除	for-each 循環中不可直接 `map.remove()`，否則 `ConcurrentModificationException`

常見陷阱與最佳實務

遍歷中刪除：請使用 Iterator 或 keySet.removeIf(predicate) (Java 8+)。
序列化：keySet() 回傳的 Set 不可序列化（非實作 Serializable），需轉 new HashSet<>(map.keySet())。
效能：視圖操作委派給 Map，contains() 為 O(1)，但 toArray()、size() 會遍歷內部表格。
並發：非執行緒安全，多執行緒請用 ConcurrentHashMap.keySet()（同為視圖，但支援並發讀寫）。

進階：Java 8+ 風格寫法

// 移除值大於 10 的鍵
map.keySet().removeIf(k -> map.get(k) > 10);

// 收集所有鍵為 List（可序列化）
List<Integer> keys = new ArrayList<>(map.keySet());

// 串流處理
map.keySet().stream()
    .filter(k -> k % 2 == 0)
    .forEach(System.out::println);