Краткий ответ

Да. Представление keySet связано с исходной HashMap, поэтому удаление ключа из этого множества удаляет соответствующую запись из карты. Это не копия данных, а поддерживаемое коллекцией представление, изменения которого делегируются исходной карте.

Исторический контекст

Java Collections Framework вводил единые интерфейсы и представления коллекций, чтобы работать с данными без создания лишних копий. Для карт особенно полезно получать набор ключей, коллекцию значений или набор записей, сохраняя связь с исходной структурой.

Такой подход решает проблему рассинхронизации: при удалении через представление не нужно вручную удалять тот же элемент из карты. Коллекция сама обеспечивает согласованное изменение поддерживаемых операций.

Постановка проблемы

Разработчик может ошибочно воспринимать результат keySet() как независимый набор ключей. Тогда он либо ожидает, что удаление ключа затронет только набор, либо создаёт копию без необходимости и усложняет код.

Неверное понимание особенно опасно при массовой очистке данных: изменение представления меняет исходную карту. Кроме того, не всякая операция над представлением допустима: добавление нового ключа невозможно без значения, поэтому операция добавления в keySet не поддерживается.

Подробное решение

keySet() возвращает представление ключей, связанное с конкретной картой. При удалении ключа представление обращается к операции удаления карты, поэтому удаляется вся пара «ключ–значение», а не только абстрактный ключ.

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
scores.put("ann", 10);
scores.put("bob", 20);

boolean removed = scores.keySet().remove("ann");

System.out.println(removed);       // true
System.out.println(scores);        // {bob=20}

Метод remove возвращает true, если отображение с таким ключом существовало и было удалено. Удаляется запись целиком, даже если её значение равно null; результат удаления определяется наличием отображения, а не только сравнением значения.

Поддерживаются также операции, предназначенные для удаления элементов представления, например clear и удаление через его итератор. Вызов add или addAll для набора ключей не поддерживается, потому что добавление ключа в карту требует одновременно определить значение.

Это представление не является механизмом потокобезопасности. Если карту одновременно изменяют несколько потоков, нужны гарантии, предоставляемые конкретной реализацией или внешней синхронизацией. Кроме того, структурное изменение карты во время обычного обхода её представления может привести к поведению, предусмотренному контрактом итератора, включая ConcurrentModificationException у fail-fast-итераторов.

Основной компромисс — удобство и отсутствие копирования против побочного эффекта изменения исходной карты. Если нужен независимый снимок ключей, следует явно создать отдельную коллекцию; тогда последующие изменения снимка и карты не будут связаны.

Ситуация из практики

Сервис хранит настройки пользователей в карте и должен удалить всех пользователей, попавших в список заблокированных. Рассматривались три варианта: удалять записи напрямую по каждому ключу, сначала копировать ключи, либо удалять через представление keySet.

Прямое удаление по ключам понятно и позволяет явно контролировать каждый шаг, но требует отдельного обхода списка блокировки. Копирование ключей безопасно для независимой обработки, однако расходует дополнительную память и не нужно, если требуется только удаление.

Было выбрано удаление через keySet, поскольку карта должна изменяться напрямую, а отдельная копия не требуется. Решение уменьшает количество промежуточных объектов, но при обходе самой карты необходимо соблюдать правила итератора и не выполнять неразрешённые структурные изменения.

Что кандидаты часто упускают

1. Вопрос: является ли keySet независимой копией ключей?

Нет. Это поддерживаемое представление: изменения карты отражаются в keySet, а поддерживаемые изменения представления отражаются в карте. Если нужна независимость, требуется явно создать копию, например на основе конструктора другой коллекции.

2. Вопрос: почему через keySet можно удалить ключ, но нельзя добавить его?

Удаление однозначно определяет действие: из карты удаляется отображение с выбранным ключом. Добавление одного ключа не определяет значение, поэтому операция не может корректно сформировать запись карты; реализация представления запрещает такие операции.

3. Вопрос: что удалится при keySet.remove для ключа, связанного со значением null?

Удалится вся запись, если такое отображение существует. Наличие ключа и значение null — разные понятия, поэтому корректная проверка должна учитывать именно существование отображения, а не полагаться только на результат get, который также возвращает null для отсутствующего ключа.