深入浅析HashMap key和value能否为null

 更新时间:2025年04月08日 16:57:40   作者:fixAllenSun  
HashMap的key和value可为null,线程不安全,HashTable的key和value均不可为null,线程安全,ConcurrentHashMap在多线程场景下使用,key和value也不能为null,还对它们进行了测试和底层代码分析,本文介绍HashMap key和value能否为null,感兴趣的朋友跟随小编一起看看吧

【一】HashMap

(1)结论:HashMap对象的key、value值均可为null
HashMap 的 key 和 value 都可以为 null 值。在 Java 中,HashMap 允许 null 作为 key 和 value 的值。当插入 null 作为 key 时,它将被存储在 HashMap 的第一个位置上(即桶数组的第一个位置),而当插入 null 作为 value 时,它可以存储在任何一个位置上。当然,需要注意的是,由于 HashMap 是根据 key 的哈希值来确定存储位置的,所以插入 null 值作为 key 时需要格外小心,以避免出现哈希冲突导致的问题。

(2)key能否重复
key值不能重复,若添加key相同的键值对,后面的value会自动覆盖前面的value,但不会报错

(3)当key为空时,key的hash值为0,所以如果再设置一个值会对原有value进行覆盖

(4)HashMap是线程不安全的,他的key和value都可以为null

HashMap求hash值时,并不是一上来就直接用key值求,他先进行了一个判断,如果为null,hash值为0。

对于get()方法

返回的是null,此时null值不知道是未找到还是对应的value值。
这就出现了一个问题:当A线程使用containsKey()进行判断时,发现有这个元素,当他调用get()取这个元素时,B线程加入了进来,B线程将这个元素移除掉了,此时A线程取得的值为null,A线程会以为自己取到了这个值,但实际上此时的null是未找到的null。这样线程间就有可能出现安全问题。
以至于我们在多线程情况下,使用的是currentHashMap存储数据,它的key和balue都是不能为null的。

【二】HashTable

(1)结论:HashTable对象的key、value值均不可为null
HashTable是线程安全的,HashTable对象的key、value值均不可为null。

当我们调用put()方法时:

为什么要一来就判断value值不能为null呢?这就要看到get()方法:

发现没有,如果value值能为null,那么我传入对应的key值,他找到了返回的是value值,也就是null,当找不到时,他也返回的是null。找到找不到返回值都是null,这怎么分辨?

所以,HashTable的key和value值都不能为null。

【三】ConcurrentHashMap

结论:key和value都不能为null

假定ConcurrentHashMap也可以存放value为null的值。那不管是HashMap还是ConcurrentHashMap调用map.get(key)的时候,如果返回了null,那么这个null,都有两重含义:
(1)这个key从来没有在map中映射过。
(2)这个key的value在设置的时候,就是null。

但是hashmap可以通过 containskey来确定到底是哪一个原因!

而多线程情况下,ConcurrentHashMap中的value不能为null

原因如下:
ConcurrentHashMap的使用场景为多线程。用反证法来推理,假设concurrentHashMap允许存放值为null的value。这时有A、B两个线程。线程A调用concurrentHashMap.get(key)方法,返回为null,我们还是不知道这个null是没有映射的null还是存的值就是null。

我们假设此时返回为null的真实情况就是因为这个key没有在map里面映射过。那么我们可以用concurrentHashMap.containsKey(key)来验证我们的假设是否成立,我们期望的结果是返回false。

但是在我们调用concurrentHashMap.get(key)方法之后,containsKey方法之前,有一个线程B执行了concurrentHashMap.put(key,null)的操作。那么我们调用containsKey方法返回的就是true了。这就与我们的假设的真实情况不符合了。也就是上面说的二义性。

上面也说了,hashmap可以key为null,但可以存在多个null吗?

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

hashmap方法里面,当k==null返回0,所以只要key为null就将Node插入到索引为0的桶当中,那下一个null来了怎么办?源码当中写了,首先判断这个存在的节点,如果它们的hashcode相等,下一步判断key是否相同,这里判断用到了||,就是地址一样(都是null也成了),或者equals相同也可以,就进行替换,所以得出结论:hashmap 当中 key为null的只有一个!!!

【四】测试代码

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();//HashMap对象
		Map<String, String> tableMap = new Hashtable<String, String>();//HashTable对象
		map.put(null, null);
		System.out.println("hashMap的[key]和[value]均可以为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]不能为null");
		}
		try {
			tableMap.put("3", null);
			System.out.println(tableMap.get("3"));
		} catch (Exception e) {
			System.out.println("【ERROR】:hashTable的[value]不能为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));
        //验证 HashMap的key和value都可以为null
        //当key为空时,key的hash值为0
        map.put(null,null);
        System.out.println(map.containsKey(null));
        System.out.println(map.get(null));
        //当key为空时,key的hash值为0,所以如果再设置一个值会对原有value进行覆盖
        map.put(null,123);
        System.out.println(map.containsKey(null));
        System.out.println(map.get(null));
        //验证 Hashtable
        Hashtable<Integer,Integer> hashtable = new Hashtable<>();
        System.out.println(hashtable.containsKey(null));
        System.out.println(hashtable.get(null));
        //HashTable是线程安全的,key和value都不可以为null
        //HashMap是线程不安全的,他的key和value都可以为null
        //验证 HashMap的key和value都可以为null
        //当key为空时,key的hash值为0
        hashtable.put(null,null);
        System.out.println(hashtable.containsKey(null));
        System.out.println(hashtable.get(null));
    }
}

执行效果

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】底层代码分析

【1】Hashtable

    public synchronized V put(K key, V value) {
        // 确保value不为空。这句代码过滤掉了所有value为null的键值对。因此Hashtable不能
        // 存储value为null的键值对
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }
        // 确保key在table数组中尚未存在。
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode(); //在此处计算key的hash值,如果此处key为null,则直接抛出空指针异常。
        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的源码可以看出,如果value=null直接抛出空指针异常;而使用key.hashCode()不允许key=null,所以无论是key还是value都不能是null。而在HashMap中并没有这样的限制,key和value允许使用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;
    }

HashMap计算key的hash值时调用单独的方法,在该方法中会判断key是否为null,如果是则返回0;

到此这篇关于深入浅析HashMap key和value能否为null的文章就介绍到这了,更多相关HashMap key和value能否为null内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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