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基础能力——空指针知识整理

有人说,防止NullPointerException,是程序员的基本修养。

此篇博文,将介绍空指针的相关知识,一起往下看看吧~

 

小杨是一名初入职场的程序员,他很喜欢写代码。每次产品需要他实现的功能,他都能做出来,可当他信心满满的把代码交给组里前辈CR的时候,前辈总会语重心长的告诉他:

小杨, 你这代码用不了啊,可能会报空指针异常,诺,就是这个

此时,小杨还没意识到事情的严重性,他想:这太正常了,谁写个代码还不会出错呢,修复就行了

public class InterToInt{
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        person.setName("张三");
        Integer count = person.getCount();
        if (count == 0) {
            System.out.println("该变量未填写count");
        }
        // 装箱操作 int -> Integer
        int i = 5;
        Integer integer = new Integer(i);

        // 拆箱操作:Integer -> int
        int num = integer.intValue();
    }
}

上述代码,究竟为什么会出现空指针异常呢?
经过调试,同时结合报错信息可以判断,问题出在if(count == 0)这条语句上,仔细看,我们并没有对person对象的count属性进行赋值,难道是因为count默认值为null,才报的空指针异常吗?

由上图可知,Integer类型的默认值确实为Null,好,那我们给count赋值,这样的话就不会报空指针了吧

果然,没有报空指针错误了,难道问题到这里就解决了吗?未必
在开发中,有时候对于一个属性,我们不需要给其赋值,它也不需要默认值,它就需要用Null来表示。阿里巴巴开发手册规定所有的属性必须用Integer来定义而非int
借助上例,如果我们从库表里面查询一个person对象xiaohuang,xiaohuang的count属性正好是Null,难道我们能给它随便赋一个值吗?显然不能
那我们怎么解决空指针的问题呢?
public class InterToInt{
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        person.setName("张三");
        Integer count = person.getCount();
        /**拆箱的时候实际上是调用了intValue()方法。
         * Integer类型和int作比较会自动拆箱,由于Interger类型的对象是null,
         * 这时候自动拆箱调用intValue()方法就会报NullPointerException。
         * 所以基本类型和对应包装类作比较时要判断包装类是否有可能为null
         * 不然就会出现这种错误
         */
        if (count != null && 1 == count) { //改写这一句即可
            System.out.println("count == 0");
        }
        // 装箱操作 int -> Integer
        int i = 5;
        Integer integer = new Integer(i);

        // 拆箱操作:Integer -> int
        int num = integer.intValue();
    }
}

到这里,是不是似懂非懂,若有若无?如果你以为你每次在使用count这样的属性前进行非空判断就能避免所有的空指针的话,那就太天真了,空指针要比这狡猾的多,接下来我们一起去揭开空指针的神奇面纱吧~

一、Java中,什么是指针?

Java中究竟有没有指针?你可以就这个问题好好探索下,此处不作深究,本文中的指针可以理解为指针对象

String str = new String(“str是指针对象”);

如上,str就是一个指针,它被存放在Jvm的栈区;留几个问题给你思考吧~ 1.new String(“str是指针对象”)的空间是什么时候分配的? 2.new String(“str是指针对象”)存储在Jvm的哪一块区域?

 

二、什么是空指针?

当指针不指向任何内存地址时,就叫做空指针,例如:int[] array = null

 

三、什么叫空指针异常?

就是一个指针不指向任何内存地址,但是你还调用他了,例如:

int[] array = null;
System.out.println(array[0]);
这个时候原本array数组是个空指针,没有创建新的对象,在调用这个数组的时候就会产生空指针异常的错误!
程序运行会显示Exception in thread “main” java.lang.NullPointerException的异常提示

四、为什么会产生空指针异常呢?

这里我们用上面举的例子进行说明,int[] array = null在内存中的栈内存中创建了一个叫做array的变量,而堆内存中并没有开辟int类型的数组空间,所以在栈内存中的这个array变量没有存放任何内存地址,由此我们可以理解为什么会产生空指针异常,调用没有的东西显然时不可以的。(栈区和堆区之间存放的东西有什么关系呢?详情可在本博文搜索Jvm、栈、堆等关键词)

 

四、NullPointerException以及其产生的场景

1.产生NullPointerException的场景

Java中定义:在应用程序中尝试使用null时会抛出异常。

其中以下的情况会产生NullPointerException

  1. 调用 null 对象的实例方法。
  2. 访问或修改 null 对象的字段。
  3. 将 null 作为一个数组,获得其长度。
  4. 将 null 作为一个数组,访问或修改其时间片。
  5. 将 null 作为 Throwable 值抛出。

 

2.怎么产生的?

《阿里巴巴开发手册》中提到,

1)返回类型为基本数据类型,return 包装数据类型的对象时,自动拆箱有可能产生 NPE。反例:public int f() { return Integer 对象}, 如果为 null,自动解箱抛 NPE。

2) 数据库的查询结果可能为 null。

3) 集合里的元素即使 isNotEmpty,取出的数据元素也可能为 null。

4) 远程调用返回对象时,一律要求进行空指针判断,防止 NPE。

5) 对于 Session 中获取的数据,建议 NPE 检查,避免空指针。

6) 级联调用 obj.getA().getB().getC();一连串调用,易产生 NPE。正例:使用 JDK8 的 Optional 类来防止 NPE 问题。

 

3.怎么预防NPE?

1) 对象防止,直接!=null

2)集合类判空:一般采用!=null&&判断size(),或者调用isEmpty()方法,或者用Collection工具类判空,java8种Optional类

3)字符串判空:需要判断是否==null&&””.equals(str)来判断,或者StringUtils工具类判断

4)另外项目中要对所有前台参数,对象判空,数据库查询语句判空,JSON对象,JSON数组判空,get()后的值判空

5)对于级联调用 obj.getA().getB().getC(),可以使用Optional类

6)主动进行参数检查,对方法中传入的参数进行检验

7)在已知字符串上使用equals(),equalsIgnoreCase()等方法

8)尽量避免方法中返回null。一些返回数组或者List的方法,如果没有值,尽量返回空集合,避免返回null


总结

记住一句话:避免空指针异常的最好的方法就是总是检查哪些不是自己创建的对象。


补充

针对第一点,我们进行实验

定义Person类

定义测试类

我们对count进行了非空判断,可它还是报了空指针异常,错误信息帮我们定位到第25行

public int getCount(){
    return this.count;
}

这是因为 
返回类型为基本数据类型,return 包装数据类型的对象时,自动拆箱有可能产生 NPE。反例:public int f() { return Integer 对象}, 如果为 null,自动解箱抛 NPE。
拆箱的时候实际上是调用了intValue()方法。Integer类型和int作比较会自动拆箱,由于Interger类型的对象是null,这时候自动拆箱调用intValue()方法就会报NullPointerException。
所以要判断包装类是否有可能为null,不然就会出现这种错误
class VerdictInter{
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        person.setName("张三");
        person.setCount(null);
        Integer count = person.getCount();
        int res = (count == null) ? 0:count;
        if (res == 0) {
            System.out.println("该变量未填写count");
        }
    }
}


参考资料:
防止NullPointerException,是程序员的基本修养 - 知乎 (zhihu.com)

空指针异常--java.lang.NullPointerException - 云+社区 - 腾讯云 (tencent.com)

(36条消息) java中什么是空指针异常以及为什么会产生空指针异常_imagpie的博客-CSDN博客_为什么会出现空指针异常

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