HashMap和Hashtable的key和value可以为null吗,ConcurrentHashMap呢

简介: HashMap的key可以为null,value也可以为null;Hashtable的key不允许为null,value也不能为null;ConcurrentHashMap的key不允许为null

文章目录

  • 一、前言
  • 二、Hashtable的key为什么不能为null
  • 三、HashMap的key为什么可以null
  • 四、ConcurrentHashMap的key和value都不能为null
  • 五、总结

一、前言

  1. HashMap的key可以为null,value也可以为null
  2. Hashtable的key不允许为null,value也不能为null
  3. ConcurrentHashMap的key不允许为null,value也不能为null
  4. HashMap可以存储一个Key为null,多个value为null的元素;但是Hashtable不可以存储

二、Hashtable的key为什么不能为null

首先来看看Hashtable为什么不允许key为null、value也不能为null

Hashtable的put方法源码为:

public synchronized V put(K key, V value) {
   
    // Make sure the value is not null
    if (value == null) {
      //确保value不为null
        throw new NullPointerException();
    }

    // Makes sure the key is not already in the hashtable.
    Entry<?,?> tab[] = table;
    int hash = key.hashCode();    //如果key为null,此处会报空指针异常
    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;
}
  • 问题出现在 int hash = key.hashCode(),当key为null时,key.hashCode()会报空指针异常
  • 同理value为null,throw new NullPointerException() 也会抛出异常
  • 所以Hashtable的key、value都不能为空(区别与HashMap的put、hash方法)
  • 如果希望允许key为null,就得改写put方法中的hashCode函数,HashMap就是这么实现

三、HashMap的key为什么可以null

  • 源码分析

jdk1.8中,put函数为

public V put(K key, V value) {
   
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

hash(key)就是求key的hashcode,查看源码为

static final int hash(Object key) {
   
    int h;
    //当key为null的时候,不走hashCode()方法,直接返回0
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

当key为null的时候,不走hashCode()方法,直接返回0,不会抛出空指针异常,所以HashMap的key可以为null(与hashtable有区别)

示例:

public class MapNull {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Map<Object, Object> map1 = new HashMap<>();
        map1.put("name", "wj");
        map1.put("study", null);
        map1.put(null, "unknown");
        map1.put(null, null);
        System.out.println(map1);
    }
}

111111.png

输出 {null=null, study=null, name=wj}

22222.png

  • 从业务需求上来说

    • HashMap支持 null 键的原因主要是为了提供更大的灵活性和编程便利性。在某些应用场景下,开发者可能需要使用 null 作为键来存储数据。

    • 例如在一个系统中,可能存在这样一种情况:某个对象可能没有关联的键,或者出于某种特殊原因,希望用 null 来代表特殊的键值对。允许 null 键的存在使得 HashMap 能够满足这种需求

不过需要注意:虽然 HashMap 允许有一个 null 键,但如果有多个线程同时尝试将 null 键插入 HashMap,最终只会有一个键值对能够成功插入(因为键是唯一的)。此外,HashMap 中只能有一个 null 键,但是可以有任意数量的 null 值。

尽管如此,使用 null 键时仍需谨慎,因为它可能会导致代码难以理解和维护,并且在多线程环境下如果没有正确同步,会增加并发问题的风险。

四、ConcurrentHashMap的key和value都不能为null

jdk1.8中,ConcurrentHashMap put函数的源码为:

public V put(K key, V value) {
   
    return putVal(key, value, false);
}

/** Implementation for put and putIfAbsent */
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
   
    // 在此处直接过滤掉key或value为null的情况
    if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
    // 另外其hash值采用了二次hash,使得hash值分布更均匀
    int hash = spread(key.hashCode());
    int binCount = 0;
    for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
   
        Node<K,V> f; int n, i, fh;
        if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
            tab = initTable();
        else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
   
            if (casTabAt(tab, i, null,
                         new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                break;                   // no lock when adding to empty bin
        }
        else if ((fh = f.hash) == MOVED)
            tab = helpTransfer(tab, f);
        else {
   
            V oldVal = null;
            synchronized (f) {
   
                if (tabAt(tab, i) == f) {
   
                    if (fh >= 0) {
   
                        binCount = 1;
                        for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
   
                            K ek;
                            if (e.hash == hash &&
                                ((ek = e.key) == key ||
                                 (ek != null && key.equals(ek)))) {
   
                                oldVal = e.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    e.val = value;
                                break;
                            }
                            Node<K,V> pred = e;
                            if ((e = e.next) == null) {
   
                                pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                          value, null);
                                break;
                            }
                        }
                    }
                    else if (f instanceof TreeBin) {
   
                        Node<K,V> p;
                        binCount = 2;
                        if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
                                                       value)) != null) {
   
                            oldVal = p.val;
                            if (!onlyIfAbsent)
                                p.val = value;
                        }
                    }
                }
            }
            if (binCount != 0) {
   
                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                    treeifyBin(tab, i);
                if (oldVal != null)
                    return oldVal;
                break;
            }
        }
    }
    addCount(1L, binCount);
    return null;
}

根据源码可知,当key为null、或value为null时,会抛出空指针异常 throw new NullPointerException(),因此ConcurrentHashMap的key和value都不能为null。

五、总结

  • HashMap的key、value都可以为null
    • hashMap中使用hash()方法来计算key的哈希值,当key为空时,直接令key的哈希值为0,不走key.hashCode()方法;HashMap将键值对添加进数组时,不会主动判断value是否为null(而Hashtable则首先判断value是否为null)
    • hashMap虽然支持key和value为null,但是null作为key只能有一个,null作为value可以有多个
    • 因为hashMap中,如果key值一样,那么会覆盖相同key值的value为最新,所以key为null只能有一个
  • Hashtable的key不允许为null,value也不能为null。Hashtable首先判断null是否为null;后续也会直接调用key的hashCode()方法,因此如果key为null,则抛出空指针异常
  • HashMap可以存储一个Key为null,多个value为null的元素;但是Hashtable不可以存储。以上原因主要是由于Hashtable继承自Dictionary,而HashMap继承自AbstractMap
  • ConcurrentHashMap的key不允许为null,value也不能为null。虽然ConcurrentHashMap也继承自AbstractMap,但其也过滤掉了key或value为null的键值对。
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