Java 中的原生类型 Map 实践指南

1. 概述

在 Java 开发中，我们经常需要使用 Map 来存储键值对。但 Java 原生的集合框架（如 HashMap）并不支持直接使用原生类型（primitive types）作为键或值。

✅ 为什么不能直接使用原生类型？

因为 Java 集合框架是基于对象的，所以不能直接存储 int、double 等原生类型。虽然可以通过装箱类（如 Integer、Double）间接实现，但这会带来性能损耗和内存浪费。

为此，一些第三方高性能集合库提供了对原生类型 Map 的支持，本文将介绍 Eclipse Collections、HPPC、Fastutil 三个主流库的使用方式。

2. Eclipse Collections

Eclipse Collections 是一个高性能的 Java 集合框架，支持原生类型的集合操作，包括各种原生类型的 Map。

2.1. 可变与不可变 Map

Eclipse Collections 提供了工厂类来创建原生类型 Map。例如，创建一个 int -> int 的可变 Map：

MutableIntIntMap mutableIntIntMap = IntIntMaps.mutable.empty();

同样，创建不可变版本只需替换 mutable 为 immutable：

ImmutableIntIntMap immutableIntIntMap = IntIntMaps.immutable.empty();

添加键值对也非常简单：

mutableIntIntMap.addToValue(1, 1);

你也可以创建混合类型的 Map，比如 String -> double：

MutableObjectDoubleMap dObject = ObjectDoubleMaps.mutable.empty();
dObject.addToValue("price", 150.5);
dObject.addToValue("quality", 4.4);
dObject.addToValue("stability", 0.8);

2.2. 原生类型 Map 接口树

Eclipse Collections 中的原生集合都继承自 PrimitiveIterable 接口。每个原生类型都有对应的接口，如 IntIterable、DoubleIterable 等。

这些接口又衍生出对应的 Map 实现：

IntIntMap → MutableIntIntMap / ImmutableIntIntMap
IntObjectMap<K> → 原生 key + 对象 value
ObjectIntMap<K> → 对象 key + 原生 value

这种设计使得你可以灵活选择需要的 Map 类型。

3. HPPC

HPPC 是一个专注于高性能和内存效率的 Java 集合库，适合对性能要求极高的场景。

3.1. 简单使用示例

创建一个 int -> long 的 Map：

IntLongHashMap intLongHashMap = new IntLongHashMap();
intLongHashMap.put(25, 1L);
intLongHashMap.put(150, Long.MAX_VALUE);
intLongHashMap.put(1, 0L);

long value = intLongHashMap.get(150);

HPPC 支持以下组合：

原生 key + 原生 value
原生 key + 对象 value
对象 key + 原生 value
对象 key + 对象 value（支持泛型）

例如：

IntObjectOpenHashMap<BigDecimal> bigDecimalMap = new IntObjectOpenHashMap<>();
ObjectIntOpenHashMap<LocalDate> dateIntMap = new ObjectIntOpenHashMap<>();

3.2. Hash Map 与 Scatter Map

传统 Hash Map 在处理大量数据时可能会遇到哈希冲突，影响性能。HPPC 默认实现已优化此问题。

但如果你的 Map 主要用于查找或计数，且写操作较少，可以使用更轻量的 Scatter Map：

IntScatterSet
IntIntScatterMap
IntObjectScatterMap<BigDecimal>

这类 Map 在内存和性能上更高效。

4. Fastutil

Fastutil 是一个高性能、低内存占用的 Java 集合库，特别适合处理大量原生类型数据。

4.1. 快速上手

创建一个 int -> boolean 的 Map：

Int2BooleanMap int2BooleanMap = new Int2BooleanOpenHashMap();
int2BooleanMap.put(1, true);
int2BooleanMap.put(7, false);
int2BooleanMap.put(4, true);

获取值：

boolean value = int2BooleanMap.get(1);

4.2. 原地迭代优化

Java 原生集合在迭代时会频繁创建临时 Iterator 对象，影响性能，尤其是处理大数据集时。

Fastutil 提供了高效的迭代方式：

Int2FloatMap map = new Int2FloatOpenHashMap();
// 添加数据...
for (Int2FloatMap.Entry e : FastUtil.fastIterable(map)) {
    // 这里 e 是复用的，避免了频繁 GC
}

你也可以使用 fastForEach：

Int2FloatMaps.fastForEach(map, e -> {
    // e 也在每次迭代中复用
});

当然，标准的 forEach 也支持：

map.forEach((key, value) -> {
    // 使用 key 和 value
});

5. 总结

本文介绍了三种在 Java 中高效使用原生类型 Map 的方式：

库	特点
Eclipse Collections	功能丰富，接口设计清晰，支持可变/不可变、混合类型 Map
HPPC	高性能，内存效率高，支持 Hash Map 和 Scatter Map
Fastutil	内存占用低，迭代性能好，适合大数据量处理

✅ 选择建议：

如果你需要功能全面、易用性强的集合框架 → 选 Eclipse Collections
如果你追求极致性能、内存效率 → 选 HPPC
如果你处理大数据量，注重迭代性能 → 选 Fastutil

📌 踩坑提醒：

不要盲目使用装箱类型（如 Integer）替代原生类型，性能损耗可能超出预期
使用第三方库时注意版本兼容性及依赖管理
原生类型 Map 并非“万能”，根据业务场景选择合适的实现

如需进一步了解各库的详细使用方式，建议查阅其官方文档或示例项目。

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