前言

空指針異常是導(dǎo)致java程序運行中斷最常見的原因，相信每個程序猿都碰見過，也就是NullPointException，我們通常簡稱為NPE，為了提高我們寫的代碼的健壯性，本文告訴大家如何優(yōu)雅避免NPE。

出現(xiàn)空指針異常的情況

訪問空對象的屬性或調(diào)用空對象的方法

當(dāng)一個對象是null時，試圖訪問一個對象的屬性或調(diào)用其方法，就會觸發(fā)空指針異常。

代碼示例

String text = null;
int length = text.length();

User user = null;
String userName = user.getUserName();

數(shù)組為null或者數(shù)組元素為null

當(dāng)嘗試訪問數(shù)組中的某個索引處的元素，而該元素為null時，同樣會導(dǎo)致空指針異常。

String[] strs = null;
int length = strs.length;

String[] strs = new String[3];  
int length = strs[2].length();

集合中null元素訪問

當(dāng)集合中存在null元素，當(dāng)我們遍歷集合，訪問到這個元素的屬性或者方法時也會拋出NPE，這種情況也會出現(xiàn)在我們的日常開發(fā)中，有時候就會因為數(shù)據(jù)問題導(dǎo)致這種情況發(fā)生，常常也莫名其妙。。。。

List<String> list = Lists.newArrayList();  
list.add(null);  
System.out.println(list.get(0).length());

調(diào)用的方法返回null

調(diào)用某個方法，期望其返回一個非null的對象，但實際返回了null。當(dāng)然這種情況等同于訪問空對象的屬性或者方法。這在實際開發(fā)過程中極易出現(xiàn)的一種情況。比如我們使用Mybatis從數(shù)據(jù)庫中查詢一條記錄時，數(shù)據(jù)不存在，就會返回null。這種情況尤為注意。

使用基本數(shù)據(jù)類型的包裝類

在使用基本數(shù)據(jù)類型的包裝類時，如果未正確初始化，再轉(zhuǎn)成int時，可能導(dǎo)致空指針異常。

Integer i = null;  
int num = i;

避免NPE的幾種方式

訪問對象前要謹(jǐn)慎

在使用對象之前，始終檢查它是否為null。這包括方法參數(shù)、返回值以及對象的屬性。在訪問對象的方法或?qū)傩灾?，使用條件語句判斷對象是否為null。比如我們在訪問User對象前，一定要判null。

如果對象訪問不可避免時，我們也要遵循以下規(guī)則：

在使用對象之前，始終檢查它是否為null

包括方法參數(shù)、返回值以及對象的屬性。在訪問對象的方法或?qū)傩灾?，使用條件語句判斷對象是否為null。比如我們在訪問User對象前，一定要判null。

User user = new User();  
if (user != null){  
    String userName = user.getUserName();  
    Address address = user.getAddress();  
    if (address != null){  
        String coutry = address.getCountry();  
    }  
}

或者我們的user是從一個方法中獲取的，例如數(shù)據(jù)庫中查詢，那么我們在訪問這個對象前，一定要判null，如果為null要拋出對應(yīng)的業(yè)務(wù)異常，然后我們就可以在接口響應(yīng)中對應(yīng)返回錯誤的信息即可，此時就算是一個正常的流程了。這點尤為重要，一定要注意。

User user = userManager.getUserById(Long userId);
if (user == null){
	throw new ServiceException(""當(dāng)前查詢的對象不存在);
}

當(dāng)然如果使我們在寫User getUserById(Long id)返回對象或者List<User> listUserByIds(List<Long> idList)時我們可以不返回null，可以返回一個對象默認(rèn)信息或者一個空集合，這樣調(diào)用方就不會出現(xiàn)NPE風(fēng)險，當(dāng)然我們不強(qiáng)制返回一個對象或者空集合，但是必須添加注釋充分 說明什么情況下會返回null值。這也是阿里巴巴開發(fā)手冊規(guī)約的建議。

 從已知的String對象中調(diào)用equals()和equalsIgnoreCase()方法，而非未知對象。

總是從已知的非空String對象中調(diào)用equals()方法。因為equals()方法是對稱的，調(diào)用a.equals(b)和調(diào)用b.equals(a)是完全相同的，這也是為什么程序員對于對象a和b這么不上心。如果調(diào)用者是空指針，這種調(diào)用可能導(dǎo)致一個空指針異常

Object unknownObject = null ;
 
//錯誤方式 – 可能導(dǎo)致 NullPointerException
if (unknownObject.equals( "knownObject" )){
   System.err.println( "This may result in NullPointerException if unknownObject is null" );
}
 
//正確方式 - 即便 unknownObject是null也能避免NullPointerException
if ( "knownObject" .equals(unknownObject)){
   System.err.println( "better coding avoided NullPointerException" );
}

 當(dāng)valueOf()和toString()返回相同的結(jié)果時，寧愿使用前者。

因為調(diào)用null對象的toString()會拋出空指針異常，如果我們能夠使用valueOf()獲得相同的值，那寧愿使用valueOf()，傳遞一個null給valueOf()將會返回“null”，尤其是在那些包裝類，像Integer、Float、Double和BigDecimal。

BigDecimal bd = getPrice();
System.out.println(String.valueOf(bd)); //不會拋出空指針異常
System.out.println(bd.toString()); //拋出 "Exception in thread "main"

使用Optional類

JDK8以上版本提供了Optional類，它是一個容器對象，可用于包裝可能為null的值。我們可以使用它判斷null問題，同時也解決了多層級訪問問題，配合使用orElse時，會先執(zhí)行orElse方法，然后執(zhí)行邏輯代碼，不管是否出現(xiàn)了空指針。

//獲取user對象中的Country屬性，如果為空則會存儲一個空字符串到country中
String country = Optional.ofNullable(user)  
        .map(User::getAddress)  
        .map(Address::getCountry)  
        .orElse("");
//獲取user對象中的Country屬性，如果Country屬性為空則會存儲一個空字符串到country中
String country = Optional.ofNullable(user)  
        .map(User::getAddress)  
        .map(Address::getCountry)  
        .orElseGet(() -> defaultContry());

private String defaultContry(){
	return "CN";
}

我們還可以使用orElseThrow()方法，當(dāng)Optional中的對象是一個null時我們直接拋出異常：

String userName = Optional
.ofNullable(user)
.map(User::getUserName)
.orElseThrow(() -> new ServiceException("當(dāng)前用戶信息不存在"));

定義數(shù)據(jù)庫中的字段是否可為空。

如果你在使用數(shù)據(jù)庫來保存你的域名對象，如Customers，Orders 等，你需要在數(shù)據(jù)庫本身定義是否為空的約束。因為數(shù)據(jù)庫會從很多代碼中獲取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫中有是否為空的檢查可以確保你的數(shù)據(jù)健全。在數(shù)據(jù)空中維護(hù)null約束同樣可以幫助你減少Java代碼中的空指針檢查。當(dāng)從數(shù)據(jù)庫中加載一個對象是你會明確，哪些字段是可以為null的，而哪些不能，這可以使你代碼中不必要的!= null檢查最少化。

使用斷言避免空指針

使用Java斷言（assert）來檢查變量是否為null。但要注意，斷言通常在開發(fā)和測試階段啟用，而在生產(chǎn)環(huán)境中可能被禁用（在生產(chǎn)環(huán)境中，通常不會啟用斷言以避免不必要的性能開銷以及防止?jié)撛诘腻e誤信息泄漏）。

User user = new User();
//使用斷言確保 user 對象不為 null。如果 user 為 null，則會拋出 AssertionError，
//并顯示消息 "user should not be null"。
assert user != null : "user should not be null";
Address address = user.getAddress();  
assert address != null : "address should not be null";  
String coutry = address.getCountry();

使用@Nullable注解

使用javax.annotation.Nullable注解，@Nullable注解通常用于標(biāo)記一個方法的參數(shù)、返回值或者字段可能為null。這個注解并非Java標(biāo)準(zhǔn)庫的一部分，但在一些第三方庫（如JSR 305庫中的javax.annotation.Nullable，以及Google Guava和JetBrains的Kotlin標(biāo)準(zhǔn)庫等）中廣泛使用，并且被許多IDE和靜態(tài)分析工具支持。以便在編譯期或開發(fā)工具中提示可能的NPE風(fēng)險。

@Nullable  
private static User getUserById(Long userId){  
    return null;  
}  
  
private static void handlerUser(@Nullable User user){  
    System.out.println(user.getUserName());  
}

public static void main(String[] args) {  
  Long userId = 0L;  
  User user = getUserById(userId);  
  String userName = user.getUserName();  
  handlerUser(user);  
}

此時IDEA就會警告會出現(xiàn)NPE風(fēng)險

避免從方法中返回空指針，而是返回空collection或者空數(shù)組。

這個Java最佳實踐或技巧由Joshua Bloch在他的書Effective Java中提到。這是另外一個可以更好的使用Java編程的技巧。通過返回一個空collection或者空數(shù)組，你可以確保在調(diào)用如size(),length()的時候不會因為空指針異常崩潰。Collections類提供了方便的空List，Set和Map: Collections.EMPTY_LIST，Collections.EMPTY_SET，Collections.EMPTY_MAP。這里是實例。

public List getOrders(Customer customer){
   List result = Collections.EMPTY_LIST;
   return result;
}

使用null安全的方法和庫 有很多開源庫已經(jīng)為您做了繁重的空指針檢查工作。

其中最常用的一個的是Apache commons 中的StringUtils。你可以使用StringUtils.isBlank()，isNumeric()，isWhiteSpace()以及其他的工具方法而不用擔(dān)心空指針異常。

//StringUtils方法是空指針安全的，他們不會拋出空指針異常
System.out.println(StringUtils.isEmpty( null ));
System.out.println(StringUtils.isBlank( null ));
System.out.println(StringUtils.isNumeric( null ));
System.out.println(StringUtils.isAllUpperCase( null ));
 
Output:
true
true
false
false

補充

在JDK 17中引入的Helpful NullPointerExceptions特性確實增強(qiáng)了空指針異常信息的準(zhǔn)確性與可用性。當(dāng)發(fā)生NullPointerException時，JVM現(xiàn)在能夠提供更精確的位置信息，特別是在鏈?zhǔn)秸{(diào)用場景下，它會指出導(dǎo)致空指針異常的具體對象引用。這有助于開發(fā)者更快地定位到代碼中的問題所在，無需通過堆棧跟蹤逐層分析來判斷哪個對象引用為null。假如我們訪問user.getAddress().getCountry().length()時，在JDK17以前，如果發(fā)生了空指針異常，他只會打印出來發(fā)生了空指針異常，但是并沒有告知到底是user對象還是address對象還是coutnry發(fā)生了異常：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
	at com.study.base.core.base.NpeTest.main(NpeTest.java:23)

但是在JDK17以后，借助Helpful NullPointerExceptions特性，異常信息將更加精確，可能會類似打印這樣的信息，精確到哪個值發(fā)生了空指針異常：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: Cannot invoke "Address.getCountry()" because "user.address" is null
	at com.study.base.core.base.NpeTest.main(NpeTest.java:23)

總結(jié)

到此這篇關(guān)于Java如何優(yōu)雅地避免空指針異常(NullPointerException)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java避免空指針異常內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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