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ConcurrentHashMap高级特性与最佳实践

null值的禁止与二义性问题​

问题的本质​

ConcurrentHashMap明确拒绝null作为key或value，这与HashMap的宽松策略形成鲜明对比。根本原因在于多线程环境下的二义性。

二义性的产生​

当调用get(key)返回null时，存在两种可能：

  1. 该key确实不存在于Map中
  2. 该key存在，但其value被设置为null
// HashMap的单线程场景
HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("config", null);  // 允许null值

String result = map.get("config");  // 返回null
if (map.containsKey("config")) {
    // 可以通过containsKey区分两种情况
    System.out.println("key存在，值为null");
} else {
    System.out.println("key不存在");
}

多线程下的困境​

在并发环境中，这种判断机制失效：

ConcurrentHashMap<String, String> concurrentMap = new ConcurrentHashMap<>();

// 线程1
String value = concurrentMap.get("userId");
if (value == null) {
    // 此时准备调用containsKey判断
    
    // 但线程2可能在此刻插入了数据
    // concurrentMap.put("userId", "12345");
    
    boolean exists = concurrentMap.containsKey("userId");
    // exists的结果已不可靠，状态已发生变化
}

时序图展示

Doug Lea的官方解释​

ConcurrentHashMap的作者Doug Lea曾明确说明：

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) returns null, you can't detect whether the key explicitly maps to null vs the key isn't mapped.

翻译要点：

  • 非并发Map中的歧义勉强可以容忍（通过containsKey）
  • 并发Map中，Map状态可能在两次调用间改变，无法容忍歧义

替代方案：特殊标记对象​

如果业务确需表示"空值"，可使用占位符：

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