引言
在 Java 开发中，JDK 提供的集合框架（如 List、Set、Map）已经能够满足大部分日常需求。然而，当面对更复杂的数据关系时，开发者往往需要手动组合这些基础集合（例如 Map<K, List<V>>），这不仅代码冗长，还容易引发空指针异常或逻辑错误。
Google Guava 库引入了一系列强大的新集合类型，旨在填补 JDK 的空白。这些集合类型设计精良，与 JDK 集合框架完美共存，能够以更简洁、更安全的方式处理多维数据映射、计数、双向查找及范围查询等场景。本文将详细介绍 Guava 中的核心新集合类型：Multiset、Multimap、BiMap、Table、ClassToInstanceMap、RangeSet 和 RangeMap。
1. Multiset：高效的元素计数器
痛点
在传统 Java 中，统计元素出现次数通常需要使用 Map<E, Integer>，代码繁琐且易错：
java
Map<String, Integer> counts = new HashMap<>();
for (String word : words) {
Integer count = counts.get(word);
if (count == null) {
counts.put(word, 1);
} else {
counts.put(word, count + 1);
}
}解决方案
Guava 的 Multiset 允许元素重复出现，它结合了 List（无序集合）和 Map（元素到计数的映射）的特性。
核心特性：
- 作为 Collection ：
add(E)增加一个实例，size()返回所有实例的总数，迭代器遍历每个实例。 - 作为 Map 视图 ：
count(E)返回元素出现次数，elementSet()返回去重后的元素集合。 - 内存优化：内存消耗仅与不同元素的数量成线性关系，而非总实例数。
常用方法：
| 方法 | 描述 |
|---|---|
count(E) |
返回元素出现的次数 |
add(E, int) |
增加指定数量的该元素实例 |
setCount(E, int) |
直接设置元素的计数值 |
elementSet() |
获取所有不同元素的集合视图 |
entrySet() |
获取 {元素, 计数} 的条目集合视图 |
实现类推荐：
HashMultiset：对应HashMap，支持 null，查询 O(1)。TreeMultiset：对应TreeMap，支持排序。ConcurrentHashMultiset：线程安全版本。
注意 ：
Multiset不是Map。它不包含计数为 0 的元素，且size()返回的是总实例数而非不同元素个数。
2. Multimap：一对多映射的优雅解法
痛点
处理"一个键对应多个值"的场景（如图论中的邻接表）时，开发者常使用 Map<K, List<V>>。这导致每次 put/get 都需要判断列表是否存在，代码臃肿。
解决方案
Multimap 将键映射到值的集合，简化了操作逻辑。它可以被视为一组键值对映射，也可以视为键到集合的映射。
核心特性：
- 自动初始化 ：
get(key)永远返回一个非 null 的集合视图（即使该键尚不存在）。对该集合的修改会直接写回 Multimap。 - 灵活视图 ：
asMap()：将其视为Map<K, Collection<V>>。keys()：将键视为Multiset，反映每个键关联的值数量。values()：将所有值扁平化为一个大的Collection<V>。
构建方式：
推荐使用 MultimapBuilder 进行类型安全的构建：
java
// 创建一个 Key 为树结构，Value 为 ArrayList 的 Multimap
ListMultimap<String, Integer> treeListMultimap =
MultimapBuilder.treeKeys().arrayListValues().build();常用操作：
put(K, V)：添加单个映射。get(K)：获取值集合视图。removeAll(K)：移除某键关联的所有值。replaceValues(K, Iterable<V>)：替换某键关联的所有值。
实现类推荐：
ArrayListMultimap/HashMultimap：最常用，分别对应 List 和 Set 语义。LinkedHashMultimap：保持插入顺序。ImmutableListMultimap：不可变版本，线程安全。
3. BiMap：双向唯一映射
痛点
需要反向查找（通过 Value 找 Key）时，通常维护两个 Map 并手动同步，极易出错。
解决方案
BiMap（双向 Map）强制 Key 和 Value 都是唯一的，并提供 inverse() 方法获取反向视图。
核心特性：
- 值唯一性 ：
put(key, value)时，如果 value 已存在，会抛出IllegalArgumentException。 - 强制覆盖 ：若需覆盖已存在的 value 映射，使用
forcePut(key, value)。 - 反向视图 ：
biMap.inverse().get(value)即可获取对应的 key，无需额外维护反向 Map。
实现类：
HashBiMap：基于哈希表。EnumBiMap/EnumHashBiMap：针对枚举类型优化。ImmutableBiMap：不可变版本。
4. Table：二维映射结构
痛点
处理类似矩阵或表格的数据（如 Map<Row, Map<Column, Value>>）时，嵌套 Map 的访问和遍历非常不便。
解决方案
Table<R, C, V> 提供了原生的二维映射支持，通过行（Row）和列（Column）两个键来定位值。
核心特性：
- 多维度视图 ：
row(R)：返回该行所有列数据的 Map 视图。column(C)：返回该列所有行数据的 Map 视图。cellSet()：返回所有单元格{Row, Column, Value}的集合。
- 便捷访问 ：直接通过
table.get(rowKey, columnKey)获取值。
实现类：
HashBasedTable：底层由HashMap<R, HashMap<C, V>>支持，最通用。TreeBasedTable：支持行列排序。ArrayTable：当行列空间固定且密集时，性能极高（基于二维数组）。
5. ClassToInstanceMap：类型安全的类到实例映射
痛点
当 Map 的 Key 是 Class 对象，Value 是该 Class 的实例时，传统 Map<Class<T>, T> 在获取时需要强制类型转换，既不安全也不优雅。
解决方案
ClassToInstanceMap<B> 扩展了 Map 接口，提供了泛型安全的方法：
T getInstance(Class<T>)：直接返回正确类型的实例，无需强转。T putInstance(Class<T>, T)：存入实例。
示例：
java
ClassToInstanceMap<Number> numberDefaults = MutableClassToInstanceMap.create();
numberDefaults.putInstance(Integer.class, Integer.valueOf(0));
// 获取时自动推断为 Integer，无需 (Integer) 强转
Integer i = numberDefaults.getInstance(Integer.class);6. RangeSet 与 RangeMap：范围数据处理
RangeSet：不连续范围的集合
用于管理一组不相交的区间。添加区间时，相邻或重叠的区间会自动合并。
特性：
- 自动合并 ：添加
[1, 10]和[11, 20]（若离散域连续）可能合并为大区间。 - 丰富查询 ：
contains(value)：判断值是否在任意区间内。rangeContaining(value)：返回包含该值的具体区间。complement()：获取补集。subRangeSet(range)：获取交集视图。
RangeMap：范围到值的映射
将不相交的区间映射到具体的值。与 RangeSet 不同，RangeMap 不会自动合并相邻且值相同的区间（除非显式操作），保持映射的精确性。
特性：
- 区间切割：放入新区间时，若与现有区间重叠，会自动切割现有区间以保证不相交。
- 视图 ：
asMapOfRanges()可将其视为Map<Range<K>, V>进行遍历。
注意 ：
RangeSet和RangeMap依赖 JDK 1.6+ 的NavigableMap特性。
总结
Guava 的新集合类型不仅仅是 API 的扩充，更是编程思维的升级。它们将常见的复杂数据结构模式（计数、一对多、双向映射、二维表、范围查询）封装为独立、高效且类型安全的抽象。
- 需要计数 ？用
Multiset代替Map<E, Integer>。 - 需要一对多 ？用
Multimap告别嵌套 Map 的判断逻辑。 - 需要反向查找 ？用
BiMap确保数据一致性。 - 需要二维索引 ？用
Table简化矩阵操作。 - 需要范围管理 ？用
RangeSet/RangeMap处理区间逻辑。