为什么HashMap的键值可以为null，而ConcurrentHashMap不行？

news2024/11/15 21:47:53

写在开头

今天在写《HashMap很美好，但线程不安全怎么办？ConcurrentHashMap告诉你答案！》这篇文章的时候，漏了一个知识点，知道晚上吃饭的时候才凸显想到，关于ConcurrentHashMap在存储Key与Value的时候，是否可以存null的问题，按理说这是一个小问题，但build哥却不敢忽视，尤其在现在很多面试官都极具挑剔的环境下，万一同学们刷到了咱的博客，回答中遗漏了这个小细节，错过了面试官的考验，那咱可就成罪人了。
接下来我们就将HashMap、Hashtable、ConcurrentHashMap这三集合类的键值是否可以null的问题，放一起对比去学习一下。

Hashtable的键值与null

虽然我们在讲解HashMap与Hashtable作对比时，已经说了Hashtable在存储key与value时均不可为null，但当时的侧重点全在HashMap身上，就没有详细的解释原因，下面我们跟进put源码中去一探缘由。

【源码解析1】

public synchronized V put(K key, V value) {
        // 确认值不为空
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException(); // 如果值为null，则抛出空指针异常
        }
 
        // 确认值之前不存在Hashtable里
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode(); // 如果key如果为null，调用这个方法会抛出空指针异常
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;//计算存储位置
 
        //遍历，看是否键或值对是否已经存在，如果已经存在返回旧值
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
        for(; entry != null ; entry = entry.next) {
            if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
                V old = entry.value;
                entry.value = value;
                return old;
            }
        }
 
        addEntry(hash, key, value, index);
        return null;
    }

通过Hashtable的put底层源码，我们可以看到，方法体内，首先就对value值进行的判空操作，如果为空则抛出空指针异常；其次在计算hash值的时候，直接调用key的hashCode()方法，若keynull，自然也会报空指针异常，因此，我们在调用put方法存储键值对时，key与value都非null。

HashMap的键值与null

我们同样也通过HashMap的put方法去分析它的底层源码，先上代码。

【源码解析2-hash()】

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

在计算hash值的时候，hashmap中通过三目运算符做了空值处理，直接返回0，这样最终计算出key应该存储在数组的第一位上，且key是唯一性呢，因此，key最多存一个null；

【源码解析3】

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {
    // 数组
    HashMap.Node<K,V>[] tab; 
    // 元素
    HashMap.Node<K,V> p; 

    // n 为数组的长度 i 为下标
    int n, i;
    // 数组为空的时候
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        // 第一次扩容后的数组长度
        n = (tab = resize()).length;
    // 计算节点的插入位置，如果该位置为空，则新建一个节点插入
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    ///
}

回归putVal()方法，我们逐句阅读后也没有发现对于value值为null的处理与限定，因此，它可以存储为null的value值，我们知道HashMap的键值对特点如同身份证与人名一样，key等同于身份证，全国唯一，而value值等同于人名，可以重复，比如全国有上万个叫张伟的，所以value值也就同样允许存储多个null。

ConcurrentHashMap的键值与null

很多同学们可能会以为ConcurrentHashMap不过是HashMap在多线程环境下的版本，底层实现都一致，只是多了加锁的操作，所以二者对于null的允许程度是一样。
如果你是这样想，那可就完全错了，对于ConcurrentHashMap来说，它也不允许存储键值对为null的数据。
Doug Lea（ConcurrentHashMap的设计者）曾这样说道：

The main reason that nulls aren’t allowed in ConcurrentMaps (ConcurrentHashMaps, ConcurrentSkipListMaps) is that ambiguities that may be just barely tolerable in non-concurrent maps can’t be accommodated. The main one is that if map.get(key) returns null, you can’t detect whether the key explicitly maps to null vs the key isn’t mapped. In a non-concurrent map, you can check this via map.contains(key), but in a concurrent one, the map might have changed between calls.

大致的意思是，在单线程环境中，不会存在一个线程操作该 HashMap 时，其他的线程将该 HashMap 修改的情况，可以通过 contains(key)来做判断是否存在这个键值对，从而做相应的处理；
而在多线程环境下，可能会存在多个线程同时修改键值对的情况，这时是无法通过contains(key)来判断键值对是否存在的，这会带来一个二义性的问题，Doug Lea说二义性是多线程中不能容忍的！

啥是二义性？ 咱们通俗点讲就是一个结果，2种释义，就好比我们通过get方法获取值的时候，返回一个null，其实我们是无法判断是值本身为null还是说集合中就没这个值！

所以说，ConcurrentHashMap的key和value均不可为null。