为什么HashMap会报错？-HCRM博客

HashMap报错详解

一、HashMap简介

HashMap是Java集合框架中的一种数据结构，它基于哈希表实现，用于存储键值对（keyvalue pairs），HashMap通过哈希函数将键映射到数组的索引位置，从而实现快速的插入、删除和查找操作，尽管HashMap在许多场景下表现出色，但在使用时也需要注意一些潜在的问题和陷阱。

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二、常见报错及解决方案

1. ConcurrentModificationException

原因：HashMap不是线程安全的，当多个线程同时访问一个HashMap并进行结构性修改（如添加或删除元素）时，可能会抛出ConcurrentModificationException异常，这种异常通常在迭代过程中发生，因为迭代器在创建时的快照与当前HashMap的状态不一致。

解决方案：

使用ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap实现，它内部通过分段锁等机制来保证并发访问的安全性。

同步块：如果不想更换为ConcurrentHashMap，可以在遍历HashMap时使用同步块来确保线程安全。

    synchronized(hashMap) {
        for (Map.Entry<String, String> entry : hashMap.entrySet()) {
            // 处理逻辑
        }
    }

使用Iterator的remove方法：在遍历HashMap时，如果需要删除元素，应该使用Iterator的remove方法而不是Collection的remove方法。

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2. NullPointerException

原因：当使用HashMap的get方法获取不存在的键时，返回值为null，如果后续代码没有对返回值进行null检查并直接调用其方法或属性，会抛出NullPointerException异常。

解决方案：

null检查：在使用get方法获取值后，务必进行null检查。

使用Optional：Java 8引入了Optional类，它可以更好地处理可能为null的值。

3. ClassCastException

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原因：HashMap中的键或值类型与其实际存储的类型不匹配时，会抛出ClassCastException异常。

解决方案：

确保类型一致性：在声明HashMap时，使用泛型来指定键和值的类型，从而避免类型转换错误。

类型转换：在进行类型转换时，务必确保转换前后的类型兼容。

4. IllegalArgumentException

原因：当向HashMap中插入null键或null值（如果HashMap不允许null值）时，会抛出IllegalArgumentException异常。

解决方案：

null检查：在插入元素前，检查键和值是否为null。

允许null值：如果HashMap允许存储null值，请确保在插入null值时不会违反其他业务逻辑或约束。

三、HashMap源码解析与报错案例

1. put方法解析

put方法是HashMap中用于插入键值对的核心方法，其实现大致如下：

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

hash(key)用于计算键的哈希码，putVal方法则负责将键值对插入到HashMap中，如果键已经存在，则会替换其对应的值。

2. get方法解析

get方法用于根据键获取对应的值，其实现大致如下：

public V get(Object key) {
    Node<K,V> node = getNode(hash(key), key);
    if (node != null) {
        return node.value;
    }
    return null;
}

getNode方法根据键的哈希码找到对应的节点，并返回其值，如果节点不存在，则返回null。

3. ConcurrentModificationException案例分析

以下是一个典型的ConcurrentModificationException案例：

import java.util.*;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        map.put("1", "Hello");
        map.put("2", "World");
        
        Iterator<String> it = map.keySet().iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String key = it.next();
            if ("1".equals(key)) {
                map.remove(key); // 这里会抛出ConcurrentModificationException
            }
        }
    }
}

在这个例子中，我们在遍历HashMap的同时尝试删除其中一个元素，这导致了ConcurrentModificationException异常，解决方案是使用Iterator的remove方法或同步块来避免并发修改问题。

四、FAQs

Q1: HashMap是如何处理哈希冲突的？

A1: HashMap通过链地址法来解决哈希冲突，每个桶（bucket）中存储的是一个链表（在JDK 1.8之后，链表在长度大于等于8且数组当前长度大于64时会转换为红黑树），所有哈希码相同的元素都会被添加到同一个链表中，当发生哈希冲突时，HashMap会根据元素的哈希码将其插入到对应桶的链表或树中。

Q2: ConcurrentHashMap是如何保证线程安全的？

A2: ConcurrentHashMap通过多种机制来保证线程安全，它使用了分段锁（Segment Locking）技术，将整个Map分为多个段（Segment），每个段包含若干个桶，每个段都有自己的锁，这样，不同段上的操作可以并行进行，从而提高了并发性能，ConcurrentHashMap还使用了CAS（CompareAndSwap）操作来实现非阻塞的读写操作，进一步减少了锁的竞争。