在Java編程語(yǔ)言中，NullPointerException（簡(jiǎn)稱NPE）是一種常見(jiàn)的運(yùn)行時(shí)異常，當(dāng)程序試圖訪問(wèn)或操作一個(gè)還未初始化（即值為null）的對(duì)象引用時(shí)，Java虛擬機(jī)就會(huì)拋出NullPointerException。如果我們?cè)谌粘ｉ_(kāi)發(fā)中，不能很好的去規(guī)避NPE，那么可能因?yàn)閿?shù)據(jù)或者其他問(wèn)題就會(huì)導(dǎo)致線上問(wèn)題。。。很煩。。。。

阿里巴巴開(kāi)發(fā)手冊(cè)規(guī)約中也說(shuō)明防止NPE，是程序員的基本素養(yǎng)。。。

接下來(lái)我們先談?wù)剮追N可能會(huì)出現(xiàn)空指針異常的方式。

出現(xiàn)空指針異常的情況

訪問(wèn)空對(duì)象的屬性或調(diào)用空對(duì)象的方法當(dāng)一個(gè)對(duì)象是null時(shí)，試圖訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象的屬性或調(diào)用其方法，就會(huì)觸發(fā)空指針異常。

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(wèn)數(shù)組中的某個(gè)索引處的元素，而該元素為null時(shí)，同樣會(huì)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(wèn)當(dāng)集合中存在null元素，當(dāng)我們遍歷集合，訪問(wèn)到這個(gè)元素的屬性或者方法時(shí)也會(huì)拋出NPE，這種情況也會(huì)出現(xiàn)在我們的日常開(kāi)發(fā)中，有時(shí)候就會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)問(wèn)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(gè)方法，期望其返回一個(gè)非null的對(duì)象，但實(shí)際返回了null。當(dāng)然這種情況等同于訪問(wèn)空對(duì)象的屬性或者方法。這在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)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(kù)中查詢一條記錄時(shí)，數(shù)據(jù)不存在，就會(huì)返回null。這種情況尤為注意。

private User getUserInfo(){  
    return null;  
}

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

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(shí)，如果未正確初始化，再轉(zhuǎn)成int時(shí)，可能導(dǎo)致空指針異常。

Integer i = null;  
int num = i;

以上大概是我想到或者常遇到的一些可能會(huì)發(fā)生NPE的情況，如果還有其他情況，可以貼出來(lái)討論。

那么我們?cè)撊绾伪苊釴PE呢？

避免NPE的幾種方式

訪問(wèn)對(duì)象前要謹(jǐn)慎在使用對(duì)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(duì)象的屬性。在訪問(wèn)對(duì)象的方法或?qū)傩灾埃褂脳l件語(yǔ)句判斷對(duì)象是否為null。比如我們?cè)谠L問(wèn)User對(duì)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(gè)方法中獲取的，例如數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢，那么我們?cè)谠L問(wèn)這個(gè)對(duì)象前，一定要判null，如果為null要拋出對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)異常，然后我們就可以在接口響應(yīng)中對(duì)應(yīng)返回錯(cuò)誤的信息即可，此時(shí)就算是一個(gè)正常的流程了。這點(diǎn)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(duì)象不存在);
}

關(guān)于SpringBoot項(xiàng)目中捕獲自定義業(yè)務(wù)異常，統(tǒng)一異常管理，統(tǒng)一結(jié)果返回，可以參考這篇文章：SpringBoot統(tǒng)一結(jié)果返回，統(tǒng)一異常處理，大牛都這么玩

當(dāng)然如果使我們?cè)趯?xiě)User getUserById(Long id)返回對(duì)象或者List<User> listUserByIds(List<Long> idList)時(shí)我們可以不返回null，可以返回一個(gè)對(duì)象默認(rèn)信息或者一個(gè)空集合，這樣調(diào)用方就不會(huì)出現(xiàn)NPE風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)然我們不強(qiáng)制返回一個(gè)對(duì)象或者空集合，但是必須添加注釋充分 說(shuō)明什么情況下會(huì)返回null值。這也是阿里巴巴開(kāi)發(fā)手冊(cè)規(guī)約的建議。

使用Optional類JDK8以上版本提供了Optional類，它是一個(gè)容器對(duì)象，可用于包裝可能為null的值。我們可以使用它判斷null問(wèn)題，同時(shí)也解決了多層級(jí)訪問(wèn)問(wèn)題，配合使用orElse時(shí)，會(huì)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。

String country = Optional.ofNullable(user)  
        .map(User::getAddress)  
        .map(Address::getCountry)  
        .orElse("");

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(duì)象是一個(gè)null時(shí)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"));

使用斷言避免空指針使用Java斷言（assert）來(lái)檢查變量是否為null。但要注意，斷言通常在開(kāi)發(fā)和測(cè)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(huì)啟用斷言以避免不必要的性能開(kāi)銷以及防止?jié)撛诘腻e(cuò)誤信息泄漏）。

User user = new User();
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(gè)方法的參數(shù)、返回值或者字段可能為null。這個(gè)注解并非Java標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的一部分，但在一些第三方庫(kù)（如JSR 305庫(kù)中的javax.annotation.Nullable，以及Google Guava和JetBrains的Kotlin標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)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(kāi)發(fā)工具中提示可能的NPE風(fēng)險(xiǎn)。

@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(shí)IDEA就會(huì)警告會(huì)出現(xiàn)NPE風(fēng)險(xiǎn)

借助工具掃描代碼在Java開(kāi)發(fā)中，我們還可以使用以下工具掃描代碼以發(fā)現(xiàn)潛在的空指針異常風(fēng)險(xiǎn)。

IntelliJ IDEA：內(nèi)置了強(qiáng)大的靜態(tài)代碼分析器，能夠檢測(cè)出可能的NPE和其他代碼問(wèn)題。

SonarQube / SonarLint：提供持續(xù)集成和本地IDE插件形式的靜態(tài)代碼分析，能找出潛在的空指針以及其他質(zhì)量或安全問(wèn)題。Sonar可以定時(shí)掃描倉(cāng)庫(kù)中的代碼，可以發(fā)現(xiàn)代碼中的一些潛在風(fēng)險(xiǎn)，可以通過(guò)一些通知例如郵件等告知代碼提交者這段代碼的風(fēng)險(xiǎn)。

FindBugs（現(xiàn)更名為SpotBugs）：另一個(gè)開(kāi)源的靜態(tài)分析工具，能夠發(fā)現(xiàn)潛在的bug，包括可能導(dǎo)致NPE的情況。

阿里巴巴Java開(kāi)發(fā)規(guī)約插件： 對(duì)于Eclipse和IntelliJ IDEA都有相應(yīng)的插件版本，基于阿里巴巴內(nèi)部Java編碼規(guī)范，包含了對(duì)可能出現(xiàn)NPE情況的檢測(cè)。

補(bǔ)充一點(diǎn)

在JDK 17中引入的Helpful NullPointerExceptions特性確實(shí)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(shí)，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(chǎng)景下，它會(huì)指出導(dǎo)致空指針異常的具體對(duì)象引用。這有助于開(kāi)發(fā)者更快地定位到代碼中的問(wèn)題所在，無(wú)需通過(guò)堆棧跟蹤逐層分析來(lái)判斷哪個(gè)對(duì)象引用為null。

假如我們?cè)L問(wèn)user.getAddress().getCountry().length()時(shí)，在JDK17以前，如果發(fā)生了空指針異常，他只會(huì)打印出來(lái)發(fā)生了空指針異常，但是并沒(méi)有告知到底是user對(duì)象還是address對(duì)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(huì)類似打印這樣的信息，精確到那個(gè)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)

這又多了一個(gè)升級(jí)JDK到17以上的理由。

結(jié)論

NullPointerException（NPE）是Java開(kāi)發(fā)中常見(jiàn)的運(yùn)行時(shí)異常，源于對(duì)未初始化或已置為null的對(duì)象引用進(jìn)行操作。在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，進(jìn)行非空檢查、使用Optional類以及采用Null安全注解以及使用檢查工具等策略可以有效避免此類異常的發(fā)生。

以上就是淺析Java如何優(yōu)雅的避免那無(wú)處不在的空指針異常的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java如何避免空指針異常的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！