Java Map 集合家族全景解析：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap 等 8 大實現深度對比

Java Map 集合家族全景解析：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap 等 8 大實現深度對比

Java 集合框架中，Map 介面定義了鍵值對映射契約，JDK 提供了 8 款主流實現，各具特色適用場景。本文從執行緒安全性、有序性、效能、Null 支援等維度全方位對比，助你精準選型。

對比總覽表

深度解析

1. Hashtable — 過時的同步映射

• 所有公開方法加 synchronized，鎖住整張表，效能差
• 初始容量 11、負載因子 0.75，可調優
• 建議：棄用，改用 Collections.synchronizedMap(new HashMap()) 或 ConcurrentHashMap

2. Properties — 配置檔專用

• 繼承 Hashtable，Key/Value 僅支援 String
• 提供 load()/store() 直接讀寫 .properties/.xml
• 推薦用 setProperty() 而非 put()，確保型別安全

3. HashMap — 通用王者 (JDK 8+ 優化)

• 雜湊桶 + 鏈表，鏈表長度 ≥ 8 且容量 ≥ 64 時樹化為紅黑樹
• 支援 Null Key (僅一個) 與多個 Null Value
• 擴容機制：容量 * 負載因子 觸發 rehash，新容量約 2 倍
• 非執行緒安全，多執行緒環境易導致死循環或資料遺失

4. TreeMap — 有序映射首選

• 紅黑樹實現 NavigableMap，Key 必須實現 Comparable 或提供 Comparator
• get/put/remove 平均 O(log n)，比 HashMap O(1) 慢
• 適用：需按 Key 排序遍歷、範圍查詢 (subMap)、最近鍵搜尋 (floorKey)
• 技巧：平時用 HashMap 存儲，輸出時 new TreeMap<>(hashMap) 轉換

5. LinkedHashMap — 保持順序的 HashMap

• 雙向鏈表維護進入順序 (預設) 或訪問順序 (accessOrder=true)
• LRU 快取經典實現：覆寫 removeEldestEntry() 返回 true 移除最舊
• 迭代順序可預測，適合序列化輸出、配置項保序

6. WeakHashMap — 自動清理的弱引用映射

• Key 為弱引用，GC 時 Key 無強引用則 Entry 自動移除
• Value 不受影響，需注意記憶體洩漏風險
• 適用：Metadata 註冊表、ClassLoader 快取等 Key 生命週期不可控場景

7. ConcurrentHashMap — 高併發首選 (JDK 8 重大重寫)

• JDK 7：Segment 分段鎖 (預設 16 段)，鎖粒度細化
• JDK 8：放棄 Segment，採用 Node[] + synchronized + CAS，效能大增
• 僅 put/remove 同步，get 無鎖讀取 (volatile 保證可見性)
• 不支援 Null Key/Value，避免歧義
• size() 使用 LongAdder 高併發計數

8. ConcurrentSkipListMap — 有序併發映射

• 跳表實現，containsKey/get/put/remove 平均 O(log n)
• Key 天然有序，支援 NavigableMap 全套範圍操作
• 併發度極高，讀寫幾乎無阻塞，適合高併發排序場景
• size() 需遍歷計數，O(n)，頻繁呼叫慎用

選型決策樹

1. 需執行緒安全？ → 否 → 第 2 步；是 → 需有序？ → 是 → ConcurrentSkipListMap；否 → ConcurrentHashMap
2. 需 Key 有序？ → 是 → TreeMap；否 → 第 3 步
3. 需保持插入/訪問順序？ → 是 → LinkedHashMap；否 → 第 4 步
4. Key 需自動過期？ → 是 → WeakHashMap；否 → HashMap (通用首選)

參考來源：Java 集合框架之 Map 深度解析