週末的時候，有一位小夥伴提了一些關於 ConcurrentHashMap 的問題，都是他最近面試遇到的。原提問如下：
整個提問看着非常複雜，其實歸納來說就是兩個問題：
ConcurrentHashMap爲什麼 key 和 value 不能爲 null？ConcurrentHashMap能保證複合操作的原子性嗎？
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 爲什麼 key 和 value 不能爲 null？
ConcurrentHashMap 的 key 和 value 不能爲 null 主要是爲了避免二義性。null 是一個特殊的值，表示沒有對象或沒有引用。如果你用 null 作爲鍵，那麼你就無法區分這個鍵是否存在於 ConcurrentHashMap 中，還是根本沒有這個鍵。同樣，如果你用 null 作爲值，那麼你就無法區分這個值是否是真正存儲在 ConcurrentHashMap 中的，還是因爲找不到對應的鍵而返回的。
拿 get 方法取值來說，返回的結果爲 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 。
多線程環境下，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 作爲鍵只能有一個，null 作爲值可以有多個。如果傳入 null 作爲參數，就會返回 hash 值爲 0 的位置的值。單線程環境下，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空對象來代替 null。
public static final Object NULL = new Object();
最後，再分享一下 ConcurrentHashMap 作者本人 (Doug Lea)對於這個問題的回答：
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.
翻譯過來之後的，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 能保證複合操作的原子性嗎？
ConcurrentHashMap 是線程安全的，意味着它可以保證多個線程同時對它進行讀寫操作時，不會出現數據不一致的情況，也不會導致 JDK1.7 及之前版本的 HashMap 多線程操作導致死循環問題。但是，這並不意味着它可以保證所有的複合操作都是原子性的，一定不要搞混了！
複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)，然後根據結果進行插入或更新put(key, value)。這種操作在執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
那麼最終的結果是 (key, value)，而不是預期的 (key, anotherValue)。這就是複合操作的非原子性導致的問題。
那如何保證 ConcurrentHashMap 複合操作的原子性呢？
ConcurrentHashMap 提供了一些原子性的複合操作，如 putIfAbsent、compute、computeIfAbsent 、computeIfPresent、merge等。這些方法都可以接受一個函數作爲參數，根據給定的 key 和 value 來計算一個新的 value，並且將其更新到 map 中。
上面的代碼可以改寫爲：
// 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，儘量使用這些原子性的複合操作方法來保證原子性。