Java中怎樣處理空指標異常

2022-05-29 22:02:58

程式中的變數是 null，就意味著它沒有參照指向或者說沒有指標。這時，我們對這個變數進行任何操作，都必然會引發空指標異常，在 Java 中就是 NullPointerException。那麼，空指標異常容易在哪些情況下出現，又應該如何修復呢？

空指標異常雖然惱人但好在容易定位，更麻煩的是要弄清楚 null 的含義。比如，使用者端給伺服器端的一個資料是 null，那麼其意圖到底是給一個空值，還是沒提供值呢？再比如，資料庫中欄位的 NULL 值，是否有特殊的含義呢，針對資料庫中的 NULL 值，寫 SQL 需要特別注意什麼呢？

今天，就讓我們帶著這些問題開始 null 的踩坑之旅吧。

NullPointerException 是 Java 程式碼中最常見的異常，我將其最可能出現的場景歸為以下 5 種：

引數值是 Integer 等包裝型別，使用時因為自動拆箱出現了空指標異常；
字串比較出現空指標異常；
諸如 ConcurrentHashMap 這樣的容器不支援 Key 和 Value 為 null，強行 put null 的 Key 或 Value 會出現空指標異常；
A 物件包含了 B，在通過 A 物件的欄位獲得 B 之後，沒有對欄位判空就級聯呼叫 B 的方法出現空指標異常；方法或遠端服務返回的 List 不是空而是 null，沒有進行判空就直接呼叫 List 的方法出現空指標異常。

private List<String> wrongMethod(FooService fooService, Integer i, String s, String t) {
    log.info("result {} {} {} {}", i + 1, s.equals("OK"), s.equals(t),
            new ConcurrentHashMap<String, String>().put(null, null));
    if (fooService.getBarService().bar().equals("OK"))
        log.info("OK");
    return null;
}

@GetMapping("wrong")
public int wrong(@RequestParam(value = "test", defaultValue = "1111") String test) {
    return wrongMethod(test.charAt(0) == '1' ? null : new FooService(),
            test.charAt(1) == '1' ? null : 1,
            test.charAt(2) == '1' ? null : "OK",
            test.charAt(3) == '1' ? null : "OK").size();
}

class FooService {
    @Getter
    private BarService barService;

}

class BarService {
    String bar() {
        return "OK";
    }
}

修復思路如下：

對於 Integer 的判空，可以使用 Optional.ofNullable 來構造一個 Optional，然後使用 orElse(0) 把 null 替換為預設值再進行 +1 操作。對於 String 和字面量的比較，可以把字面量放在前面，比如"OK".equals(s)，這樣即使 s 是 null 也不會出現空指標異常；而對於兩個可能為 null 的字串變數的 equals 比較，可以使用 Objects.equals，它會做判空處理。
對於 ConcurrentHashMap，既然其 Key 和 Value 都不支援 null，修復方式就是不要把 null 存進去。HashMap 的 Key 和 Value 可以存入 null，而 ConcurrentHashMap 看似是 HashMap 的執行緒安全版本，卻不支援 null 值的 Key 和 Value，這是容易產生誤區的一個地方。
對於類似 fooService.getBarService().bar().equals(“OK”) 的級聯呼叫，需要判空的地方有很多，包括 fooService、getBarService() 方法的返回值，以及 bar 方法返回的字串。如果使用 if-else 來判空的話可能需要好幾行程式碼，但使用 Optional 的話一行程式碼就夠了。
對於 rightMethod 返回的 List，由於不能確認其是否為 null，所以在呼叫 size 方法獲得列表大小之前，同樣可以使用 Optional.ofNullable 包裝一下返回值，然後通過.orElse(Collections.emptyList()) 實現在 List 為 null 的時候獲得一個空的 List，最後再呼叫 size 方法。

private List<String> rightMethod(FooService fooService, Integer i, String s, String t) {
    log.info("result {} {} {} {}", Optional.ofNullable(i).orElse(0) + 1, "OK".equals(s), Objects.equals(s, t), new HashMap<String, String>().put(null, null));
    Optional.ofNullable(fooService)
            .map(FooService::getBarService)
            .filter(barService -> "OK".equals(barService.bar()))
            .ifPresent(result -> log.info("OK"));
    return new ArrayList<>();
}

@GetMapping("right")
public int right(@RequestParam(value = "test", defaultValue = "1111") String test) {
    return Optional.ofNullable(rightMethod(test.charAt(0) == '1' ? null : new FooService(),
            test.charAt(1) == '1' ? null : 1,
            test.charAt(2) == '1' ? null : "OK",
            test.charAt(3) == '1' ? null : "OK"))
            .orElse(Collections.emptyList()).size();
}

我們根據業務需要分別對姓名、年齡和暱稱進行更新：對於姓名，我們認為使用者端傳 null 是希望把姓名重置為空，允許這樣的操作，使用 Optional 的 orElse 方法一鍵把空轉換為空字串即可。
對於年齡，我們認為如果使用者端希望更新年齡就必須傳一個有效的年齡，年齡不存在重置操作，可以使用 Optional 的 orElseThrow 方法在值為空的時候丟擲 IllegalArgumentException。
對於暱稱，因為資料庫中姓名不可能為 null，所以可以放心地把暱稱設定為 guest 加上資料庫取出來的姓名。

@PostMapping("right")
public UserEntity right(@RequestBody UserDto user) {
    if (user == null || user.getId() == null)
        throw new IllegalArgumentException("使用者Id不能為空");

    UserEntity userEntity = userEntityRepository.findById(user.getId())
            .orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("使用者不存在"));

    if (user.getName() != null) {
        userEntity.setName(user.getName().orElse(""));
    }
    userEntity.setNickname("guest" + userEntity.getName());
    if (user.getAge() != null) {
        userEntity.setAge(user.getAge().orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("年齡不能為空")));
    }
    return userEntityRepository.save(userEntity);
}

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Java中怎樣處理空指標異常

修復思路如下：

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