Краткий ответ

Если функция, переданная в computeIfAbsent, возвращает null, отображение для ключа не добавляется и существующая запись с null не создаётся. Сам вызов возвращает null. Если для ключа уже было ненулевое значение, функция вообще не вызывается, а это значение сохраняется.

Исторический контекст

Метод computeIfAbsent появился в Java 8 вместе с набором методов для условного вычисления и обновления значений в Map. Он решает распространённую задачу ленивого создания значения без отдельной ручной проверки наличия ключа.

До этого разработчику приходилось самостоятельно разделять проверку карты и вычисление значения. Такой код был многословнее, а в многопоточном сценарии мог содержать гонку между проверкой и добавлением.

Постановка проблемы

Возврат null часто означает, что значение вычислить не удалось или его не следует кэшировать. Если ошибочно ожидать, что computeIfAbsent сохранит null, последующие вызовы снова будут считать ключ отсутствующим и повторно запускать функцию вычисления.

Особенно заметно это в кэшах: отсутствие записи и наличие записи со значением null становятся неразличимыми через обычную семантику computeIfAbsent. Неверное понимание контракта может привести к повторным обращениям к базе данных, внешнему сервису или дорогим вычислениям.

Подробное решение

Для ключа, связанного с ненулевым значением, computeIfAbsent возвращает это значение без вызова функции. Для отсутствующего ключа или ключа, отображённого в null, функция вычисляется.

Если функция возвращает ненулевой результат, он записывается в карту и возвращается вызывающему коду. Если результат равен null, запись не создаётся или не изменяется, а метод возвращает null.

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

Map<String, String> cache = new HashMap<>();
String value = cache.computeIfAbsent("user:42", key -> null);

System.out.println(value);                    // null
System.out.println(cache.containsKey("user:42")); // false

В примере ключ остаётся отсутствующим. Поэтому повторный вызов снова может выполнить функцию вычисления.

У обычного HashMap этот метод не делает составную операцию автоматически потокобезопасной. В ConcurrentHashMap вычисление для одного ключа имеет более строгую атомарную семантику, но функция не должна долго выполняться, рекурсивно изменять ту же карту или зависеть от побочных эффектов без необходимости.

Если бизнес-логике нужно кэшировать факт отсутствия результата, null использовать как такое значение нельзя. Обычно применяют специальный объект-заменитель, например отдельный объект-сентинел, либо хранят результат в оболочке, способной явно представлять состояние отсутствия.

Ситуация из практики

Сервис кэширует результат поиска пользователя. Для несуществующего пользователя функция поиска возвращает null. При использовании computeIfAbsent отрицательный результат не сохраняется, поэтому каждый повторный запрос снова обращается к базе данных.

Рассматривались следующие варианты:

ручная проверка через containsKey и последующее добавление — позволяет выразить нужную семантику, но создаёт больше кода и требует отдельной синхронизации в многопоточном случае;
putIfAbsent — не вычисляет значение лениво и не решает задачу самостоятельно;
специальный объект-сентинел — сохраняет отрицательный результат и не смешивает отсутствие записи с вычисленным null, но требует корректной обработки сентинела при чтении;
отдельная структура для отрицательных результатов — явно разделяет положительный и отрицательный кэш, но усложняет архитектуру.

Выбран объект-сентинел с ограниченным временем жизни отрицательной записи. Это предотвращает повторные запросы к базе, а время жизни ограничивает риск длительно кэшировать временную ошибку или недавно созданного пользователя.

Что кандидаты часто упускают

Вызывается ли функция, если ключ уже связан со значением null?

Да. Для computeIfAbsent отображение в null рассматривается так же, как отсутствие ненулевого значения: функция будет вызвана. Если она вернёт ненулевой результат, он заменит null в карте.
Гарантирует ли обычный HashMap однократное вычисление значения при параллельных вызовах?

Нет. Контракт Map не делает computeIfAbsent потокобезопасным. Несколько потоков могут одновременно увидеть отсутствие значения и выполнить функцию; для безопасной конкурентной семантики нужна подходящая concurrent-реализация, например ConcurrentHashMap, с учётом её ограничений.
Можно ли использовать computeIfAbsent для кэширования результата, представленного null?

Нельзя напрямую: null означает, что отображение не должно быть установлено. Для кэширования такого результата нужен ненулевой маркер — например, объект-обёртка с состоянием отсутствия или специальный неизменяемый сентинел. При чтении этот маркер необходимо преобразовать обратно в бизнес-смысл null или отсутствия результата.