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

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

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，value也不能为null
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);
    }
}

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

输出 {null=null, study=null, name=wj}

HashMap和Hashtable的key和value可以为null吗，ConcurrentHashMap呢_Hashtable_02

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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