一、Map 接口通用核心方法（所有实现类均继承）

先统一梳理 Map 接口的基础方法，按功能分类，便于理解各实现类方法的底层逻辑：

方法分类	核心方法	方法作用
基础 CRUD	V put(K key, V value)	插入/替换键值对：键存在则替换值，返回旧值；键不存在则插入，返回 null
	V putIfAbsent(K key, V value)	原子插入：仅当键不存在时插入，返回 null；键存在则返回现有值（JDK8+）
	V get(Object key)	根据键取值：键不存在返回 null
	V getOrDefault(Object key, V defaultValue)	根据键取值：键不存在返回默认值（JDK8+）
	V remove(Object key)	删除键值对：返回被删除的值，键不存在返回 null
	boolean remove(Object key, Object value)	条件删除：仅当键对应值等于指定值时删除，返回是否成功（JDK8+）
	V replace(K key, V value)	替换：仅当键存在时替换值，返回旧值；键不存在返回 null
	boolean replace(K key, V oldValue, V newValue)	条件替换：仅当键对应旧值匹配时替换，返回是否成功
	void clear()	清空所有键值对
批量操作	void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m)	批量插入另一个 Map 的所有键值对
	boolean containsKey(Object key)	判断是否包含指定键
	boolean containsValue(Object value)	判断是否包含指定值（遍历所有值，效率低）
视图操作	Set<K> keySet()	返回所有键的 Set 视图（修改视图会同步修改原 Map）
	Collection<V> values()	返回所有值的 Collection 视图（同上）
	Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()	返回键值对 Entry 的 Set 视图（遍历 Map 的最优方式）
辅助操作	int size()	返回键值对数量
	boolean isEmpty()	判断是否为空
	boolean equals(Object o)	判断两个 Map 的键值对完全相等
	int hashCode()	返回 Map 的哈希值（基于所有 Entry 的哈希值）
JDK8+ 函数式	V compute(K key, BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction)	计算并更新键的值：函数接收键和旧值，返回新值（null 则删除该键）
	V computeIfAbsent(K key, Function<? super K, ? extends V> mappingFunction)	仅当键不存在/值为 null 时，通过函数计算值并插入（实现懒加载）
	V computeIfPresent(K key, BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction)	仅当键存在且值非 null 时，计算并更新值
	V merge(K key, V value, BiFunction<? super V, ? super V, ? extends V> remappingFunction)	合并值：键不存在则插入，存在则通过函数合并新旧值（null 则删除）

二、各 Map 实现类详解（特性+特有方法）

1. HashMap（通用型）

核心特性（复用前文，精简）

• 底层：JDK1.8=数组+链表+红黑树；非线程安全；无序；允许 1 个 null 键、多个 null 值；平均 O(1) 性能。

特有/重写方法（无特有方法，仅重写通用方法）

• 重写 hash(Object key)：计算键的哈希值（JDK1.8 优化：(key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)），减少哈希冲突。
• 重写 getNode(int hash, Object key)：核心查询方法，先定位数组索引，再遍历链表/红黑树找键。

方法使用注意

• put(null, value)：null 键的哈希值固定为 0，存入数组索引 0 位置。
• 遍历推荐 entrySet()，避免 keySet()+get() 重复计算哈希。

2. LinkedHashMap（有序 HashMap 子类）

核心特性

• 底层：HashMap+双向链表；非线程安全；支持插入/访问顺序；允许 null 键值；略低于 HashMap 性能。

特有方法/重写方法

特有/重写方法	作用
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest)	可重写方法：返回 true 时移除最老的 Entry（实现 LRU 缓存核心）
构造方法 LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder)	accessOrder=true 开启访问顺序（get/put 后元素移到链表尾部），默认 false（插入顺序）

方法使用示例（LRU 缓存）

// 最多缓存5个元素，超过则移除最老的
LinkedHashMap<String, Integer> lruMap = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true) {
    @Override
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<String, Integer> eldest) {
        return size() > 5;
    }
};

3. TreeMap（有序排序）

核心特性

• 底层：红黑树；非线程安全；按键自然/定制排序；自然排序不允许 null 键；O(logn) 性能。

特有方法（导航/排序相关）

特有方法	作用
K firstKey()	返回最小键（红黑树最左节点）
K lastKey()	返回最大键（红黑树最右节点）
K ceilingKey(K key)	返回≥key 的最小键，无则返回 null
K floorKey(K key)	返回≤key 的最大键，无则返回 null
K higherKey(K key)	返回>key 的最小键，无则返回 null
K lowerKey(K key)	返回<key 的最大键，无则返回 null
NavigableSet<K> navigableKeySet()	返回可导航的键 Set（支持逆序、范围查询）
Map.Entry<K, V> firstEntry()	返回最小键的 Entry
Map.Entry<K, V> lastEntry()	返回最大键的 Entry
Map.Entry<K, V> pollFirstEntry()	移除并返回最小键的 Entry
Map.Entry<K, V> pollLastEntry()	移除并返回最大键的 Entry
SortedMap<K, V> subMap(K fromKey, K toKey)	返回[fromKey, toKey) 范围的子 Map（视图，修改同步原 Map）
SortedMap<K, V> headMap(K toKey)	返回<toKey 的子 Map
SortedMap<K, V> tailMap(K fromKey)	返回≥fromKey 的子 Map
Comparator<? super K> comparator()	返回排序用的 Comparator，自然排序返回 null

方法使用注意

• put(key, value)：若键未实现 Comparable 且无自定义 Comparator，抛 ClassCastException。
• 导航方法（如 ceilingKey）是 TreeMap 核心优势，适合范围查询场景。

4. Hashtable（古老线程安全）

核心特性

• 底层：数组+链表；线程安全（方法加 synchronized）；无序；不允许 null 键值；性能极低。

特有/重写方法

• 所有方法均加 synchronized（如 public synchronized V put(K key, V value)），锁整个 Hashtable。
• 重写 contains(Object value)：等价于 containsValue(value)（历史遗留方法，不推荐使用）。

方法使用注意

• put(null, value) 直接抛 NullPointerException，与 HashMap 差异核心。
• 已被 ConcurrentHashMap 替代，仅兼容老代码。

5. ConcurrentHashMap（高并发线程安全）

核心特性

• 底层：JDK1.8=数组+链表+红黑树+CAS+锁单个 Node；高并发安全；无序；不允许 null 键值；并发性能最优。

特有方法（原子操作/并发相关）

特有方法	作用
V putIfAbsent(K key, V value)	原子插入（核心并发方法）：避免多线程重复插入，比 put 安全
boolean remove(Object key, Object value)	原子条件删除：多线程下避免误删
boolean replace(K key, V oldValue, V newValue)	原子条件替换
V computeIfAbsent(K key, Function<? super K, ? extends V> mappingFunction)	原子懒加载插入（JDK8+），避免并发下重复计算
int mappingCount()	返回键值对数量（比 size() 更准确，高并发下 size() 是近似值）
ConcurrentNavigableMap<K, V> subMap(...)	仅 JDK1.8 支持可导航子 Map（分段锁版本无）

方法使用注意

• 无 keySet().iterator().remove() 方法（迭代器不支持删除，需用 remove(key)）。
• 所有原子方法（putIfAbsent、computeIfAbsent）是并发场景的核心，避免手动加锁。

6. WeakHashMap（弱引用键，自动回收）

核心特性

• 底层：数组+链表；非线程安全；无序；键为弱引用，GC 自动回收无强引用的键；允许 null 键值。

特有/重写方法（无特有方法，核心是弱引用逻辑）

• 重写 expungeStaleEntries()：遍历并移除被 GC 回收的键对应的 Entry（put/get 时自动触发）。

方法使用注意

• get(key) 会触发清理过期 Entry，因此遍历前建议先调用 size() 触发清理。
• 避免值强引用键：若 value -> key 形成强引用，键无法被 GC 回收，导致内存泄漏。

7. IdentityHashMap（引用相等判断）

核心特性

• 底层：数组+链表；非线程安全；无序；键相等判断用 ==（引用）而非 equals()；允许 null 键值。

特有/重写方法（核心是重写键相等逻辑）

• 重写 hash(Object key)：直接用 System.identityHashCode(key)（基于对象引用地址）。
• 重写 eq(Object k1, Object k2)：返回 k1 == k2（而非 k1.equals(k2)）。

方法使用示例

IdentityHashMap<String, Integer> map = new IdentityHashMap<>();
String s1 = new String("a");
String s2 = new String("a");
map.put(s1, 1);
map.put(s2, 2);
System.out.println(map.size()); // 2（s1和s2引用不同，视为不同键）

8. EnumMap（枚举键，极致性能）

核心特性

• 底层：数组（基于枚举 ordinal() 索引）；非线程安全；按枚举声明顺序；不允许 null 键；O(1) 性能。

特有方法/构造方法

特有方法/构造方法	作用
EnumMap(Class<K> keyType)	构造方法：必须指定枚举类（确定数组长度）
EnumMap(EnumMap<K, ? extends V> m)	复制另一个 EnumMap 的键值对
EnumMap(Map<K, ? extends V> m)	从普通 Map 复制（仅当键为枚举时）
Set<K> keySet()	返回按枚举声明顺序的键 Set（数组遍历，效率极高）

方法使用注意

• put(key, value)：key 必须是指定枚举类的实例，否则抛 NullPointerException/ClassCastException。
• 遍历 values() 直接按数组索引遍历，性能远高于 HashMap。

三、全维度对比表（特性+方法核心差异）

特性/方法	HashMap	LinkedHashMap	TreeMap	Hashtable	ConcurrentHashMap	WeakHashMap	IdentityHashMap	EnumMap
核心特性（复用）	通用、高性能、无序	插入/访问有序	按键排序、导航方法	线程安全（锁全表）	高并发、原子方法	弱引用键、自动回收	引用相等判断	枚举键、极致性能
特有核心方法	无	removeEldestEntry、accessOrder构造	firstKey/ceilingKey等导航方法	contains（等价containsValue）	putIfAbsent、mappingCount	expungeStaleEntries（隐式）	基于==的hash/eq	枚举专属构造方法
线程安全方法	无	无	无	所有方法synchronized	CAS+锁Node、原子方法	无	无	无
null 处理（方法）	put(null, v) 允许	同HashMap	自然排序put(null)抛异常	put(null)抛异常	put(null)抛异常	同HashMap	同HashMap	put(null)抛异常
遍历性能	高（entrySet）	更高（双向链表）	中（红黑树遍历）	低（同步+链表）	高（分段锁/Node锁）	同HashMap	同HashMap	极高（数组遍历）
原子操作方法	无（JDK8+ compute 非原子）	同HashMap	同HashMap	有（synchronized）	丰富（putIfAbsent等）	同HashMap	同HashMap	无

四、方法使用关键注意事项

1. 线程安全方法选择：

   • 多线程写操作：优先用 ConcurrentHashMap 的 putIfAbsent/computeIfAbsent，而非 Collections.synchronizedMap+普通 put。
   • 避免在 ConcurrentHashMap 中使用 forEach 时修改元素（迭代器弱一致性，不会抛 ConcurrentModificationException）。

2. 有序遍历方法：

   • 插入顺序：LinkedHashMap（默认）的 entrySet 遍历。
   • 键排序：TreeMap 的 navigableKeySet 或 subMap 范围遍历。
   • 枚举顺序：EnumMap 的 keySet 直接遍历（按枚举声明顺序）。

3. 性能优化方法：

   • HashMap/LinkedHashMap 初始化时指定容量（new HashMap(100)），避免扩容开销。
   • 避免用 containsValue（全量遍历），可维护额外 Set 存储值实现快速查询。
   • EnumMap 替代 HashMap（键为枚举时），方法调用性能提升 50%+。

4. 内存安全方法：

   • WeakHashMap 中避免值引用键：可将值改为弱引用，或用 WeakReference 包装键。
   • IdentityHashMap 仅用于“对象引用唯一”场景，避免误判（如 String 常量池对象）。

五、特性+方法 综合选型建议

场景需求	首选 Map + 核心方法
单线程、高性能、无序	HashMap + put/get/entrySet 遍历
单线程、插入/访问顺序、LRU缓存	LinkedHashMap + 重写 removeEldestEntry + accessOrder=true
单线程、按键排序、范围查询	TreeMap + ceilingKey/floorKey/subMap
多线程、高并发、原子操作	ConcurrentHashMap + putIfAbsent/computeIfAbsent
缓存、自动清理无引用键	WeakHashMap + get/put（自动触发 expungeStaleEntries）
区分对象引用（== 判断）	IdentityHashMap + put/get（基于引用哈希）
键为枚举、极致性能	EnumMap + 构造指定枚举类 + keySet 遍历
老项目兼容	Hashtable（替换为 ConcurrentHashMap）