在集合中哪些可以为null，哪些不能为null；Java 集合中 null 值允许情况总结与记忆技巧

Java 集合中 null 值允许情况总结与记忆技巧

一、核心集合对 null 的支持情况

集合类型 Key 是否可为 null Value 是否可为 null 原因/备注
HashMap ✅ 是 ✅ 是 对 null key 有特殊处理（存放在数组第 0 个位置）
LinkedHashMap ✅ 是 ✅ 是 继承自 HashMap
TreeMap ❌ 否 ✅ 是 依赖 Comparator/Comparable，可能抛 NullPointerException
Hashtable ❌ 否 ❌ 否 设计较早，未做 null 处理（直接抛 NullPointerException）
ConcurrentHashMap ❌ 否 ❌ 否 并发场景下 null 会歧义（如 get(key)返回null时无法区分是不存在还是值为null）
HashSet ✅ 是 - 底层是 HashMap，value 固定为 PRESENT 对象
TreeSet ❌ 否 - 底层是 TreeMap
ArrayList - ✅ 是 列表允许存储 null
LinkedList - ✅ 是 同 ArrayList
ArrayDeque - ❌ 否 作为队列/栈使用时，null 会干扰 poll() 等方法语义

二、记忆技巧（口诀）

1. Map 系列记忆法

"哈林可以，树并不行"

  • 哈（HashMap）、林（LinkedHashMap）：允许 null key 和 null value

  • 树（TreeMap）、并（ConcurrentHashMap）：不允许 null key

  • Hashtable：老古董，什么都不让用（联想：老顽固）

2. Set 系列记忆法

"Hash 随意，Tree 挑剔"

  • HashSet：允许 null（因为底层是 HashMap）

  • TreeSet：不允许 null（因为底层是 TreeMap）

3. List/Queue 记忆法

"列表宽容，队列严格"

  • ArrayList/LinkedList：允许 null

  • ArrayDeque：不允许 null（避免 poll() 歧义）

三、技术原因深度解析

1. 为什么 HashMap 允许 null？

  • 特殊处理：将 null key 的哈希值固定为 0，存储在数组第 0 个桶。

  • 代码示例（HashMap 的 put 方法）：

    java

if (key == null) {
    return putForNullKey(value); // 特殊处理
}

2. 为什么 TreeMap 不允许 null key？

  • 排序依赖：必须调用 compareTo() 或 compare()，null 无法比较。

  • 代码示例：

    java

// 如果 comparator 为 null，使用自然排序
Comparator<? super K> cpr = comparator;
if (cpr == null) {
    Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key; // 这里可能抛 NPE
}

3. 为什么 ConcurrentHashMap 完全禁止 null？

  • 并发歧义：

    • 如果允许 null value，无法区分 map.get(key)==null 是"不存在该key"还是"该key的值为null"。

    • 作者 Doug Lea 的解释："在非并发Map中，可以通过containsKey检查，但并发场景下检查与操作不是原子的"。

四、面试高频问题

1. HashMap 如何处理 null key？

  • 存储在数组第 0 个桶（table[0]），哈希值固定为 0。

2. 哪些集合的迭代器可能抛 NullPointerException？

  • TreeMap/TreeSet：如果元素未实现 Comparable 或 Comparator 未处理 null。

3. 如何让 TreeMap 支持 null key？

  • 自定义 Comparator 处理 null：

    java

TreeMap<String, Integer> map = new TreeMap<>((a, b) -> {
    if (a == null) return -1; // 定义 null 的排序规则
    if (b == null) return 1;
    return a.compareTo(b);
});

五、总结表（速记版）

集合类型 Key Value 记忆口诀
HashMap ✅ ✅ 哈林可以
LinkedHashMap ✅ ✅ 哈林可以
TreeMap ❌ ✅ 树并不行（Tree不行）
Hashtable ❌ ❌ 老古董
ConcurrentHashMap ❌ ❌ 树并不行（Concurrent不行）
HashSet ✅ - Hash 随意
TreeSet ❌ - Tree 挑剔
ArrayList - ✅ 列表宽容
ArrayDeque - ❌ 队列严格

掌握这些规则和记忆技巧，面试时再也不用担心 null 值问题！