快捷導(dǎo)航

深入淺析HashMap key和value能否為null

更新時(shí)間：2025年04月08日 16:57:40 作者：fixAllenSun

HashMap的key和value可為null,線程不安全,HashTable的key和value均不可為null,線程安全,ConcurrentHashMap在多線程場(chǎng)景下使用,key和value也不能為null,還對(duì)它們進(jìn)行了測(cè)試和底層代碼分析,本文介紹HashMap key和value能否為null,感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

【一】HashMap

（1）結(jié)論：HashMap對(duì)象的key、value值均可為null
HashMap 的 key 和 value 都可以為 null 值。在 Java 中，HashMap 允許 null 作為 key 和 value 的值。當(dāng)插入 null 作為 key 時(shí)，它將被存儲(chǔ)在 HashMap 的第一個(gè)位置上（即桶數(shù)組的第一個(gè)位置），而當(dāng)插入 null 作為 value 時(shí)，它可以存儲(chǔ)在任何一個(gè)位置上。當(dāng)然，需要注意的是，由于 HashMap 是根據(jù) key 的哈希值來確定存儲(chǔ)位置的，所以插入 null 值作為 key 時(shí)需要格外小心，以避免出現(xiàn)哈希沖突導(dǎo)致的問題。

（2）key能否重復(fù)
key值不能重復(fù)，若添加key相同的鍵值對(duì)，后面的value會(huì)自動(dòng)覆蓋前面的value，但不會(huì)報(bào)錯(cuò)

（3）當(dāng)key為空時(shí)，key的hash值為0，所以如果再設(shè)置一個(gè)值會(huì)對(duì)原有value進(jìn)行覆蓋

（4）HashMap是線程不安全的，他的key和value都可以為null

HashMap求hash值時(shí)，并不是一上來就直接用key值求，他先進(jìn)行了一個(gè)判斷，如果為null，hash值為0。

對(duì)于get()方法

返回的是null，此時(shí)null值不知道是未找到還是對(duì)應(yīng)的value值。
這就出現(xiàn)了一個(gè)問題：當(dāng)A線程使用containsKey()進(jìn)行判斷時(shí)，發(fā)現(xiàn)有這個(gè)元素，當(dāng)他調(diào)用get()取這個(gè)元素時(shí)，B線程加入了進(jìn)來，B線程將這個(gè)元素移除掉了，此時(shí)A線程取得的值為null，A線程會(huì)以為自己取到了這個(gè)值，但實(shí)際上此時(shí)的null是未找到的null。這樣線程間就有可能出現(xiàn)安全問題。
以至于我們?cè)诙嗑€程情況下，使用的是currentHashMap存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它的key和balue都是不能為null的。

【二】HashTable

（1）結(jié)論：HashTable對(duì)象的key、value值均不可為null
HashTable是線程安全的，HashTable對(duì)象的key、value值均不可為null。

當(dāng)我們調(diào)用put()方法時(shí)：

為什么要一來就判斷value值不能為null呢？這就要看到get()方法：

發(fā)現(xiàn)沒有，如果value值能為null，那么我傳入對(duì)應(yīng)的key值，他找到了返回的是value值，也就是null，當(dāng)找不到時(shí)，他也返回的是null。找到找不到返回值都是null，這怎么分辨？

所以，HashTable的key和value值都不能為null。

【三】ConcurrentHashMap

結(jié)論：key和value都不能為null

假定ConcurrentHashMap也可以存放value為null的值。那不管是HashMap還是ConcurrentHashMap調(diào)用map.get(key)的時(shí)候，如果返回了null，那么這個(gè)null，都有兩重含義：
（1）這個(gè)key從來沒有在map中映射過。
（2）這個(gè)key的value在設(shè)置的時(shí)候，就是null。

但是hashmap可以通過 containskey來確定到底是哪一個(gè)原因！

而多線程情況下，ConcurrentHashMap中的value不能為null

原因如下：
ConcurrentHashMap的使用場(chǎng)景為多線程。用反證法來推理，假設(shè)concurrentHashMap允許存放值為null的value。這時(shí)有A、B兩個(gè)線程。線程A調(diào)用concurrentHashMap.get(key)方法，返回為null，我們還是不知道這個(gè)null是沒有映射的null還是存的值就是null。

我們假設(shè)此時(shí)返回為null的真實(shí)情況就是因?yàn)檫@個(gè)key沒有在map里面映射過。那么我們可以用concurrentHashMap.containsKey(key)來驗(yàn)證我們的假設(shè)是否成立，我們期望的結(jié)果是返回false。

但是在我們調(diào)用concurrentHashMap.get(key)方法之后，containsKey方法之前，有一個(gè)線程B執(zhí)行了concurrentHashMap.put(key,null)的操作。那么我們調(diào)用containsKey方法返回的就是true了。這就與我們的假設(shè)的真實(shí)情況不符合了。也就是上面說的二義性。

上面也說了，hashmap可以key為null，但可以存在多個(gè)null嗎？

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

hashmap方法里面，當(dāng)k==null返回0，所以只要key為null就將Node插入到索引為0的桶當(dāng)中，那下一個(gè)null來了怎么辦？源碼當(dāng)中寫了，首先判斷這個(gè)存在的節(jié)點(diǎn)，如果它們的hashcode相等，下一步判斷key是否相同，這里判斷用到了||，就是地址一樣（都是null也成了），或者equals相同也可以，就進(jìn)行替換，所以得出結(jié)論：hashmap 當(dāng)中 key為null的只有一個(gè)?。?！

【四】測(cè)試代碼

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();//HashMap對(duì)象
		Map<String, String> tableMap = new Hashtable<String, String>();//HashTable對(duì)象
		map.put(null, null);
		System.out.println("hashMap的[key]和[value]均可以為null:" + map.get(null));
		try {
			tableMap.put(null, "3");
			System.out.println(tableMap.get(null));
		} catch (Exception e) {
			System.out.println("【ERROR】：hashTable的[key]不能為null");
		}
		try {
			tableMap.put("3", null);
			System.out.println(tableMap.get("3"));
		} catch (Exception e) {
			System.out.println("【ERROR】：hashTable的[value]不能為null");
		}
	}
}

import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;
public class TestMap {
    public static void main(String[] args){
        HashMap<Integer,Integer> map = new HashMap<>();
        System.out.println(map.containsKey(null));
        System.out.println(map.get(null));
        //驗(yàn)證 HashMap的key和value都可以為null
        //當(dāng)key為空時(shí)，key的hash值為0
        map.put(null,null);
        System.out.println(map.containsKey(null));
        System.out.println(map.get(null));
        //當(dāng)key為空時(shí)，key的hash值為0，所以如果再設(shè)置一個(gè)值會(huì)對(duì)原有value進(jìn)行覆蓋
        map.put(null,123);
        System.out.println(map.containsKey(null));
        System.out.println(map.get(null));
        //驗(yàn)證 Hashtable
        Hashtable<Integer,Integer> hashtable = new Hashtable<>();
        System.out.println(hashtable.containsKey(null));
        System.out.println(hashtable.get(null));
        //HashTable是線程安全的，key和value都不可以為null
        //HashMap是線程不安全的，他的key和value都可以為null
        //驗(yàn)證 HashMap的key和value都可以為null
        //當(dāng)key為空時(shí)，key的hash值為0
        hashtable.put(null,null);
        System.out.println(hashtable.containsKey(null));
        System.out.println(hashtable.get(null));
    }
}

執(zhí)行效果

false
null
true
null
true
123
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at java.util.Hashtable.containsKey(Hashtable.java:336)
at com.itheima.test.TestMap.main(TestMap.java:31)

【五】底層代碼分析

【1】Hashtable

    public synchronized V put(K key, V value) {
        // 確保value不為空。這句代碼過濾掉了所有value為null的鍵值對(duì)。因此Hashtable不能
        // 存儲(chǔ)value為null的鍵值對(duì)
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }
        // 確保key在table數(shù)組中尚未存在。
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode(); //在此處計(jì)算key的hash值，如果此處key為null，則直接拋出空指針異常。
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        @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;
    }

Hashtable的源碼可以看出，如果value=null直接拋出空指針異常；而使用key.hashCode()不允許key=null，所以無論是key還是value都不能是null。而在HashMap中并沒有這樣的限制，key和value允許使用null。

【2】HashMap

public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }