在 Java 中使用长列表作为映射键答案

【问题标题】：Using long lists as map keys in Java在 Java 中使用长列表作为映射键
【发布时间】：2013-09-28 06:31:01
【问题描述】：

我打算使用一个键是相当长的列表（约 10/100k 的小元素）的地图：

Map<List<K>, V> myMap = new HashMap<List<K>, V>();

默认的List::hashCode() 实现（在 AbstractList 中）使用所有列表元素的哈希码在循环中计算它的哈希码值。 List::equals() 方法也依次比较所有列表元素，并为第一个不同的元素返回 false。

这一切都是有道理的，除了列表哈希码值没有缓存（JDK 6）因此每次都重新计算，这使得这种使用模式非常低效（地图经常依赖哈希码） . equals() 的问题会更少，因为不同的元素平均会在相当低的索引处具有第一个不同的项目，因此循环会提前中断（但必须比较相同列表的所有元素）。

我正在考虑用一个新的自定义 KeyList 类封装我的列表，将哈希码值保存在缓存中以提高性能，但是：

这不是小事，因为您必须处理同步问题并实现一些列表接口方法；
这是侵入性的，因为您必须在客户端代码中使用此装饰器；
这并不能解决比较相同元素时equals() 的性能问题。

有没有更好的办法来处理这种情况？

【问题讨论】：

标签： java list design-patterns collections map

【解决方案1】：

对于这种情况，您的列表必须是不可变的，否则hashCode() 会随着时间的推移而改变，从而破坏哈希映射。如果列表是不可变的，您可以计算一次 hashCode() 并将其用作包装在 Long 对象中的键。

如果你坚持使用List接口作为key，你应该实现你提到的KeyList。只需创建一个委托给原始 List 的 List 实现，但覆盖 hashCode() 以返回可以在构造函数中初始化的记忆值。

public abstract static class MemoizedHashCodeList<K> implements List<K>{
    private final long hashCode;
    private final List<K> delegate;
    public MemoizedHashCodeList(List<K> delegate) {
        this.delegate = delegate;
        hashCode = delegate.hashCode();
    }

    /* Rest of the List<K> implementation */
}

为了加快实现速度，您可以使用 Google Guava 的 ForwardingList 类为您实现委托模式。

但最重要的是，请确保您的列表是不可变的。不要试图用可变列表上的同步来破坏你的代码，它是行不通的。

【讨论】：

我的列表确实是不可变的。如果我使用列表哈希码值作为键，冲突的可能性太高（仅限 32 位），所以我不能使用你的建议。即使有很大的校验和，我也不能冒险遇到碰撞。
如果你到处重复使用相同的 List 对象，那么使用 IdentitiyMap 而不是 HashMap。

【解决方案2】：

我认为您需要重构代码并创建一个单独的对象以用作键。您几乎可以做任何事情来创建唯一键，也许将列表保存在数组中并使用数组索引，或者计算列表的哈希码并将其用作键。但是将大对象保留为键是非常不寻常的，我建议您不要这样做。

【讨论】：

【解决方案3】：

我认为您最好的解决方案是 KeyList 类。我建议将键列表的类隔离到一种方法，并让客户端代码从该方法请求列表引用。在其他任何地方，它都可以作为 List 引用。

假设键列表是不可变的，它们需要用作 Map 键，您只需要在计算哈希码时进行同步。或者甚至跳过它，并复制 String 创建其哈希码的方式。

除了只有 32 位的标准哈希码之外，您也许可以添加一个冲突概率非常低的更强大的哈希码，然后对它们进行比较，而不是对列表进行逐个元素的比较。使用您自己的 KeyList 类允许覆盖等号以及 hashCode。

【讨论】：