Java中Map或Set如何通过给定key查询集合中存储的原始key对象

针对不同的集合类型，有不同的最优实现方案，覆盖从全JDK兼容到高性能、依赖第三方库的各类场景：

• 排序集合（TreeSet/TreeMap）场景：你提到的借助NavigableSet的floor()/ceiling()方法获取原始key已经是最优方案，性能和原生查询一致，为O(log n)，无需额外改造。

1. 原生JDK兼容方案（全版本可用，无依赖） #

该方案不需要依赖任何第三方库，兼容所有JDK版本，是绝大多数场景下的首选：

• 针对Set存储场景：直接使用HashMap<K, K>替代HashSet<K>，插入时执行map.put(key, key)，查询时直接调用map.get(queryKey)即可得到原始存储的key，时间复杂度和HashSet.contains完全一致，为O(1)。
  说明：HashSet本身就是基于HashMap实现的，底层默认在value位置存储一个静态的哑对象，将其替换为key本身几乎没有额外内存开销，不存在冗余问题。
  优化后的StringInterner实现示例：

import java.util.HashMap;
/** 维护字符串集合，可作为String.intern()的替代方案 */
class StringInterner {
    private final HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
    /** 替代String.intern()使用 */
    String intern(String s) {
         String existing = map.get(s);
         if(existing == null) {
             map.put(s, s);
             return s;
         }
         return existing;
    }
}

• 针对已有Map存储键值对的场景：不需要维护双Map同步，直接将value定义为包含原始key的组合对象即可，单次查询就能同时拿到原始key和业务value，比双Map方案更可靠，内存开销也更低。

2. 反射调用内部API（高性能，适配可控部署环境） #

HashMap的内部方法getNode(int hash, Object key)会直接返回哈希表中存储的节点对象，从中可以拿到原始key，性能和原生查询完全一致。
该方案缺点是依赖JDK内部API，Java 9+模块化环境下需要添加JVM参数--add-opens java.base/java.util=ALL-UNNAMED才可以使用，适合内部部署环境可控的项目。
示例工具方法实现：

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapKeyLookup {
    private static final Method GET_NODE_METHOD;

    static {
        try {
            GET_NODE_METHOD = HashMap.class.getDeclaredMethod("getNode", int.class, Object.class);
            GET_NODE_METHOD.setAccessible(true);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            throw new RuntimeException("当前JDK版本不支持反射调用HashMap.getNode", e);
        }
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <K, V> K getOriginalKey(HashMap<K, V> map, K queryKey) {
        if (queryKey == null || !map.containsKey(queryKey)) {
            return null;
        }
        int hash = HashMap.hash(queryKey);
        try {
            Map.Entry<K, V> node = (Map.Entry<K, V>) GET_NODE_METHOD.invoke(map, hash, queryKey);
            return node == null ? null : node.getKey();
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("调用getNode失败", e);
        }
    }
}

3. 第三方集合库方案（成熟稳定，适合已有依赖的项目） #

如果项目已经引入了常用的Java工具库，可以直接使用库中提供的原生能力，无需自己造轮子：

• Guava库：直接使用com.google.common.collect.Interners工具类提供的Interner实现，完美替代自定义的StringInterner，支持强引用和弱引用两种模式，性能经过工业级验证：

import com.google.common.collect.Interner;
import com.google.common.collect.Interners;

Interner<String> interner = Interners.newStrongInterner();
String original = interner.intern("MONDAY"); // 直接返回集合中存储的原始字符串

• Eclipse Collections库：提供的MutableMap接口原生支持getKey(Object key)方法，可以直接查询到原始存储的key，不需要额外封装。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mark VY