问题

13. 为什么 ConcurrentHashMap 不支持 key 或 value 为 null？

标准答案

ConcurrentHashMap 不支持 null 作为 key 或 value，主要原因是：

1. 避免歧义：如果 map.get(key) 返回 null，无法判断 key 不存在 还是 key 存在但对应的 value 为 null。
2. 提升并发安全性：在高并发环境下，null 可能引发 非预期异常 或 并发竞争问题，容易导致 NullPointerException 或并发 bug。
3. 简化内部实现：JDK 采用 computeIfAbsent() 等方法处理 key-value 关系，null 可能导致逻辑复杂化，影响代码健壮性。

相比之下，HashMap 允许 null key 和 null value，因为它主要用于单线程或低并发场景，不需要考虑这些复杂情况。

答案解析

1. 避免歧义

在 HashMap 中，如果 map.get(key) 返回 null，有两种可能：

1. key 根本不存在（即 containsKey(key) == false）。
2. key 存在但对应的 value 为 null（即 containsKey(key) == true）。

在单线程环境中，我们可以用 containsKey() 进一步判断 key 是否存在。但在高并发环境下，这种判断方式可能导致 竞态条件（race condition），导致 containsKey() 结果过时。例如：

if (!map.containsKey(key)) {
    // 在多线程环境下，这里 key 可能已经被其他线程 put 进去了
    return map.get(key); 
}

如果 null 是合法值，get() 可能返回 null，而此时 key 可能已经存在，导致业务逻辑混乱。

因此，ConcurrentHashMap 禁止 null，确保 map.get(key) == null 一定是 key 不存在，避免语义歧义。

2. 避免并发异常

在 ConcurrentHashMap 的 computeIfAbsent()、putIfAbsent() 等方法中，null 值可能导致 意外的并发异常，例如：

map.computeIfAbsent(key, k -> null);

如果 null 允许存入，某些操作可能导致 NullPointerException，影响线程安全。例如：

map.put(key, null);
map.get(key).someMethod(); // NullPointerException

如果 ConcurrentHashMap 允许 null，多个线程可能同时读取 null 值，导致 非预期异常，严重影响系统稳定性。

3. 简化内部实现

ConcurrentHashMap 采用 分段锁（JDK 1.7）或 CAS + 链表/红黑树（JDK 1.8） 来保证并发安全。允许 null 值会使代码更复杂，例如：

1. 存储结构额外处理 null：需要额外的标记字段区分 key-value 为空的情况。
2. CAS 操作复杂化：CAS 不能直接操作 null，需要额外的包装。
3. API 设计一致性：如 computeIfAbsent() 期望 lambda 返回非 null，允许 null 会导致 API 语义不清晰。

因此，JDK 直接禁止 null，避免不必要的复杂性。

深入追问

🔹 为什么 Hashtable 允许 null value，而 ConcurrentHashMap 不允许？
🔹 如果业务确实需要 null value，应该如何设计？
🔹 ConcurrentHashMap 禁止 null 是否影响其兼容性？

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