【HashMap】key和value能否为null

【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；