深入淺析HashMap key和value能否為null

更新時間：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在多線程場景下使用,key和value也不能為null,還對它們進行了測試和底層代碼分析,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）結論：HashMap對象的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。當插入 null 作為 key 時，它將被存儲在 HashMap 的第一個位置上（即桶數(shù)組的第一個位置），而當插入 null 作為 value 時，它可以存儲在任何一個位置上。當然，需要注意的是，由于 HashMap 是根據(jù) key 的哈希值來確定存儲位置的，所以插入 null 值作為 key 時需要格外小心，以避免出現(xiàn)哈希沖突導致的問題。

（2）key能否重復
key值不能重復，若添加key相同的鍵值對，后面的value會自動覆蓋前面的value，但不會報錯

（3）當key為空時，key的hash值為0，所以如果再設置一個值會對原有value進行覆蓋

（4）HashMap是線程不安全的，他的key和value都可以為null

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

對于get()方法

返回的是null，此時null值不知道是未找到還是對應的value值。
這就出現(xiàn)了一個問題：當A線程使用containsKey()進行判斷時，發(fā)現(xiàn)有這個元素，當他調用get()取這個元素時，B線程加入了進來，B線程將這個元素移除掉了，此時A線程取得的值為null，A線程會以為自己取到了這個值，但實際上此時的null是未找到的null。這樣線程間就有可能出現(xiàn)安全問題。
以至于我們在多線程情況下，使用的是currentHashMap存儲數(shù)據(jù)，它的key和balue都是不能為null的。

【二】HashTable

（1）結論：HashTable對象的key、value值均不可為null
HashTable是線程安全的，HashTable對象的key、value值均不可為null。

當我們調用put()方法時：

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，那么我傳入對應的key值，他找到了返回的是value值，也就是null，當找不到時，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調用map.get(key)的時候，如果返回了null，那么這個null，都有兩重含義：
（1）這個key從來沒有在map中映射過。
（2）這個key的value在設置的時候，就是null。

但是hashmap可以通過 containskey來確定到底是哪一個原因！

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

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

我們假設此時返回為null的真實情況就是因為這個key沒有在map里面映射過。那么我們可以用concurrentHashMap.containsKey(key)來驗證我們的假設是否成立，我們期望的結果是返回false。

但是在我們調用concurrentHashMap.get(key)方法之后，containsKey方法之前，有一個線程B執(zhí)行了concurrentHashMap.put(key,null)的操作。那么我們調用containsKey方法返回的就是true了。這就與我們的假設的真實情況不符合了。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的桶當中，那下一個null來了怎么辦？源碼當中寫了，首先判斷這個存在的節(jié)點，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，就進行替換，所以得出結論：hashmap 當中 key為null的只有一個?。?！

【四】測試代碼

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();//HashMap對象
		Map<String, String> tableMap = new Hashtable<String, String>();//HashTable對象
		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));
        //驗證 HashMap的key和value都可以為null
        //當key為空時，key的hash值為0
        map.put(null,null);
        System.out.println(map.containsKey(null));
        System.out.println(map.get(null));
        //當key為空時，key的hash值為0，所以如果再設置一個值會對原有value進行覆蓋
        map.put(null,123);
        System.out.println(map.containsKey(null));
        System.out.println(map.get(null));
        //驗證 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
        //驗證 HashMap的key和value都可以為null
        //當key為空時，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。因此Hashtable不能
        // 存儲value為null的鍵值對
        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;
    }