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

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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）

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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"。

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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);
});

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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！