美團面試拷打：ConcurrentHashMap 為何不能插入 null？HashMap 為何可以？
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周末的時候， 知識星球有一位小伙伴提了一些關于 ConcurrentHashMap 的問題，都是他最近面試遇到的。原提問如下（星球原貼地址：https://t.zsxq.com/11jcuezQs ）：
整個提問看著非常復雜，其實歸納來說就是兩個問題：
-
ConcurrentHashMap為什么 key 和 value 不能為 null？ -
ConcurrentHashMap能保證復合操作的原子性嗎？
下面我會以此提供這兩個問題的詳細答案，希望對你有幫助。
ConcurrentHashMap 為什么 key 和 value 不能為 null？
ConcurrentHashMap 的 key 和 value 不能為 null 主要是為了避免二義性。null 是一個特殊的值，表示沒有對象或沒有引用。如果你用 null 作為鍵，那么你就無法區(qū)分這個鍵是否存在于 ConcurrentHashMap 中，還是根本沒有這個鍵。同樣，如果你用 null 作為值，那么你就無法區(qū)分這個值是否是真正存儲在 ConcurrentHashMap 中的，還是因為找不到對應的鍵而返回的。
拿 get 方法取值來說，返回的結果為 null 存在兩種情況：
-
值沒有在集合中 ； -
值本身就是 null。
這也就是二義性的由來。
具體可以參考 ConcurrentHashMap 源碼分析（ https://javaguide.cn/java/collection/concurrent-hash-map-source-code.html）這篇文章。
多線程環(huán)境下，存在一個線程操作該 ConcurrentHashMap 時，其他的線程將該 ConcurrentHashMap 修改的情況，所以無法通過 containsKey(key) 來判斷否存在這個鍵值對，也就沒辦法解決二義性問題了。
與此形成對比的是，HashMap 可以存儲 null 的 key 和 value，但 null 作為鍵只能有一個，null 作為值可以有多個。如果傳入 null 作為參數(shù)，就會返回 hash 值為 0 的位置的值。單線程環(huán)境下，不存在一個線程操作該 HashMap 時，其他的線程將該 HashMap 修改的情況，所以可以通過 contains(key)來做判斷是否存在這個鍵值對，從而做相應的處理，也就不存在二義性問題。
也就是說，多線程下無法正確判定鍵值對是否存在（存在其他線程修改的情況），單線程是可以的（不存在其他線程修改的情況）。
如果你確實需要在 ConcurrentHashMap 中使用 null 的話，可以使用一個特殊的靜態(tài)空對象來代替 null。
public static final Object NULL = new Object();
最后，再分享一下 ConcurrentHashMap 作者本人 (Doug Lea)對于這個問題的回答：
The main reason that nulls aren't allowed in ConcurrentMaps (ConcurrentHashMaps, ConcurrentSkipListMaps) is that ambiguities that may be just barely tolerable in non-concurrent maps can't be accommodated. The main one is that if
map.get(key)returnsnull, you can't detect whether the key explicitly maps tonullvs the key isn't mapped. In a non-concurrent map, you can check this viamap.contains(key), but in a concurrent one, the map might have changed between calls.
翻譯過來之后的，大致意思還是單線程下可以容忍歧義，而多線程下無法容忍。
ConcurrentHashMap 能保證復合操作的原子性嗎？
ConcurrentHashMap 是線程安全的，意味著它可以保證多個線程同時對它進行讀寫操作時，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況，也不會導致 JDK1.7 及之前版本的 HashMap 多線程操作導致死循環(huán)問題。但是，這并不意味著它可以保證所有的復合操作都是原子性的，一定不要搞混了！
復合操作是指由多個基本操作(如put、get、remove、containsKey等)組成的操作，例如先判斷某個鍵是否存在containsKey(key)，然后根據(jù)結果進行插入或更新put(key, value)。這種操作在執(zhí)行過程中可能會被其他線程打斷，導致結果不符合預期。
例如，有兩個線程 A 和 B 同時對 ConcurrentHashMap 進行復合操作，如下：
// 線程 A
if (!map.containsKey(key)) {
map.put(key, value);
}
// 線程 B
if (!map.containsKey(key)) {
map.put(key, anotherValue);
}
如果線程 A 和 B 的執(zhí)行順序是這樣：
-
線程 A 判斷 map 中不存在 key -
線程 B 判斷 map 中不存在 key -
線程 B 將 (key, anotherValue) 插入 map -
線程 A 將 (key, value) 插入 map
那么最終的結果是 (key, value)，而不是預期的 (key, anotherValue)。這就是復合操作的非原子性導致的問題。
那如何保證 ConcurrentHashMap 復合操作的原子性呢？
ConcurrentHashMap 提供了一些原子性的復合操作，如 putIfAbsent、compute、computeIfAbsent 、computeIfPresent、merge等。這些方法都可以接受一個函數(shù)作為參數(shù)，根據(jù)給定的 key 和 value 來計算一個新的 value，并且將其更新到 map 中。
上面的代碼可以改寫為：
// 線程 A
map.putIfAbsent(key, value);
// 線程 B
map.putIfAbsent(key, anotherValue);
或者：
// 線程 A
map.computeIfAbsent(key, k -> value);
// 線程 B
map.computeIfAbsent(key, k -> anotherValue);
很多同學可能會說了，這種情況也能加鎖同步呀！確實可以，但不建議使用加鎖的同步機制，違背了使用 ConcurrentHashMap 的初衷。在使用 ConcurrentHashMap 的時候，盡量使用這些原子性的復合操作方法來保證原子性。
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更多關于 ConcurrentHashMap 大家可以自行去 JavaGuide 官方網站（javaguide.cn）上進行閱讀，內容非常全面。并且，上面提到的這兩個問題后續(xù)也會同步上去。
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