面试官：既然NPE是一个十亿美元的错误，那么你工作中是如何避免的？

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来源公众号：程序员自学之道

# 无处不在的 NPE

有开发经验的人都知道 Java 中的空指针异常 NullPointerException(NPE)，当我们试图使用一个值为 null 的对象引用时，就会抛出这个异常。

public class NpeDemo{
    public static void main(String[] args){
        NpeDemo npeDemo = null;
        npeDemo.go();
    }
}

当执行上面的程序的时候，就会报NPE：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at NpeTest.main(NpeTest.java:4)

像上面这样的简单方法，我们根据堆栈信息，很快就能找到问题所在。但是实际开发中，空指针可谓无处不在，一不小心就会踩坑，而且有些 NPE 是潜伏在程序当中的，只有遇到某些特殊情况时才会出现，很难测出来。

那么，我们要如何尽量避免 NPE 的发生呢？总结起来，有以下 7 条，值得收藏！

# 意识：调用方法时记得判空

这其实是句正确的废话！写 Java 的人都知道使用对象时有可能会出现空指针，所以 “最好都要记得” 判空，但关键是，如果都能记得的话，NPE 就不会那么难缠了。而且有些情况下，NPE 隐藏得很深，往往是在真正出问题的时候才会被发现。

提高判空意识，养成判空的直觉和习惯，肯定是最理想的解决方式。但是理想很性感，现实很骨感，人是不可靠的，因此我们可以借助工具来监督我们。

IDEA，就是一个非常不错的帮手，上面那段代码在 IDEA 的视角下，是这样的： 

像这种低级的错误，IDEA 会着重提醒你：此处有 NPE 出没，请格外小心！养成看警告的习惯比养成判空的习惯更容易些。

# equals 方法

我们经常需要判断两个对象是否相等(equals)，此时，我们可能会这么做：

public String maybeNull(String word, String defaultVal) {
     // don't do this!
     if (word.equals("haha")) {
         return defaultVal;
     } else if (word.equals(defaultVal)) {
         return "Same";
     } else {
         return "OK";
     }
 }

这个方法里，有两个地方容易出现 NPE，

word.equals("haha")

word.equals(defaultVal)

对于第一个，通常有两种处理办法：

word!=null&&word.equals("haha")

"haha".equals(word)

第二种显然更受欢迎，然而对于两个都是变量的 word.equals(defaultVal) 比对，第二种方法就不适用了，需要这样判断：

if ("haha".equals(word)) {
    return defaultVal;
 } else if (word != null && word.equals(defaultVal)) {
    return "Same";
 }

想象一下，如果你的方法里有一堆这样的判断，会不会觉得烦，而且很容易走神遗漏几个判空？

所以我推荐使用 Objects.equals(a,b) 方法，这样无论两个对象是否有 null 值的存在，都不必担心：

if (Objects.equals("Null", word)) {
    return defaultVal;
} else if (Objects.equals(word, defaultVal)) {
    return "Same";
}

# 自动拆箱的陷阱

有一个不容易发现但是非常容易出现 NPE 的场景：

public boolean isZero(Integer num) {
     return num == 0;
}

这个方法，可能一眼很难发现其中的问题，而且正常使用的话也不会出问题。直到有一天，你把 null 值传给了这个方法，悲剧就发生了。

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at com.dadiyang.Computer.isZero(Computer.java:18)
    at com.dadiyang.Computer.main(Computer.java:9)

这就是自动拆箱机制导致的异常，在做 == 比较的时候，包装类 Integer 对象会自动拆箱为 int，当这个 Integer 对象是 null 值时，拆箱就会抛出 NPE。

这种场景下，最好的方法当然是尽量将方法参数改为 int：

public boolean isZero(int num) {
     return num == 0;
}

但是如果你的方法调用者确实有要处理包装类的需求，那么，调用的人就得小心了，他们同样会遇到自动拆箱问题： 

这种情况下你的方法就得负责判空了。你也可以这样写：

public boolean isZero(Integer num) {
  return Objects.equals(0, num);
}

注意：只有你明确知道你的方法就是需要处理包装类的时候，才使用包装类做参数。

Objects 工具类为我们提供了几个相当不错的静态方法，使用起来可以大大降低 NPE 出现的概率。除了 Objects.equals 方法之外。

Objects.toString(Object o, String nullDefault)
Objects.requireNonNull(T obj, Supplier<String> messageSupplier)

也是非常好用的方法！

# 判断字符串是否为空

实践中，对字符串进行判空是非常高频的操作。我们不仅要判断一个字符串是否为 null，而且还要知道它是否为空串，甚至还需要判断它是否为空白字符串。

新人容易犯的错误就是上来就直接判断：

if(str.trim().isEmpty())

NPE 就此产生！ 这种场景下，一定要记得 str 有可能为空，所以正确的姿势应该是：

if(str==null||str.trim().isEmpty())

然而，还是想象一下，无处不在的这种散发着臭味的无聊判空，写着写着就会打起瞌睡来，然后遗漏掉一两个。还是那句话，人是不可靠的！

其实 commons-lang3 为我们提供了一些非常好用的方法，最常用的，就是 StringUtils.isEmpty/isBlank(str) 这两个用于判断字符串是否为空的方法了。无需担心 str 为空，尽管使用就可以了：

if(StringUtils.isBlank(str))

另一个类似的方法就是字符串的大小写转换了：

if(word.equals(str.toLowerCase()))

如果你经常这么写的话，肯定天天被 NPE 缠身。这样的表达式，稍微思考一下，你可能会知道进行判空：

if (word != null && word.equals(str != null ? str.toLowerCase() : null))

OK，如果你这么写，至少不会报空指针了，然而，一个坑也就挖好了！可能几个月后的某一天，一个让你死活查不出来的 Bug，让你通宵一整晚！就因为你没有考虑到 word 和 str 都为 null 值的情况。所以正确的写法是：

if (word == null && str == null) {
  return true;
} else {
  String lowerStr = str == null ? null : str.toLowerCase();
  return word != null && word.equals(lowerStr);
}

好吧，这样无聊的代码，我实在编不下去了~~

于是小手一挥，我写下：

if (Objects.equals(word, StringUtils.lowerCase(str))){
...
}

# 检查集合是否为空

跟字符串判空一样，集合判空也是很常见的语句：

if(!list.isEmpty()){}

说了那么多，你还是这么写，NPE 估计爱死你了~

if(list!=null&&!list.isEmpty()){}

能不能更优雅些呢？Of course!

commons-lang3 的好哥们 commons-collections 为我们提供了对集合的一系列工具方法，其中就有判空的方法 CollectionUtils.isEmpty(list)，因此，更优雅的写法是：

if(CollectionUtils.isNotEmpty(list)){}

有 isEmpty 当然就有 isNotEmpty 咯~

# 写方法时尽量不要返回 null 值

我们经常会定义一个返回一个集合的方法，像这样：

public List<String> asList(String[] arr){
  if (arr == null) {
    return null;
  }

  return Arrays.asList(arr);
}

这样的方法定义，当然是没问题。但是如果调用你的方法的人是个大马哈，就会比较抓狂了。咱们做开发，还是要有点用户思维比较好。为了尽量避免给用户（其实是我们自己）带来不必要的麻烦，写方法时尽量不要返回 null 值，特别是当返回值是集合时，可以通过返回空集合来避免空指针。当然啦，总是 new 出一个空集合来，也是很影响性能的，因此我们可以使用： Collections.emptyMap/emptySet/emptyList(); 来返回一个全局共享的不可变的空集合：

public List<String> asList(String[] arr){

  if (arr == null) {
    return Collections.emptyList();
  }

  return Arrays.asList(arr);
}

注意咯，Collections.emptyList() 返回的是一个不可变的空集合，不要妄想往里添加元素，否则会报错的！绝大多数情况下，我们不可能直接往方法返回的集合里添加元素的，所以放心使用就好。

作为调用者，我们需要采取 “不信任” 的原则，就算这个方法声称不会返回 null 值，我们在处理返回值时仍要考虑 null 值。鬼知道哪天会不会一个不小心有人把这个方法给改了，突然返回一个 null 值呢~

# Optional

Optional 是 Java8 带来的新特性，它还算挺不错的，但是相较于其他语言，如 Grovvy 或 C# 对空指针的处理，这个 Optional 我感觉真是弱爆了。Grovvy 和 C# 中，有一个 .? 操作符，你只要 str?.toString() 就可以达到。

str==null?null:str.toString()

相同的效果。但是 Java 则不行。

不过，毕竟 Optional 是 Java8 推出的解决 NPE 的利器，我们还是有必要学习一下的。特别是当 Optional 结合 Lambda 表达式的场景下会非常强大。具体可以参考这篇文章：http://weishu.me/2015/12/08/use-optional-avoid-nullpointexception/

假设我们有这样的代码：

if ("3.0".equals(soundcard.getUSB().getVersion())) {
  System.out.println("ok");
}

显然，这里 soundcard 和 soundcard.getUSB() 都有可能为空，所以要进行判空：

if(soundcard != null){

  USB usb = soundcard.getUSB();

  if(usb != null && "3.0".equals(usb.getVersion()){
    System.out.println("ok");
  }
}

使用 Optional 和 Lambda 表达式，可以免去这些判空：

Optional.ofNullable(soundCard)
  .map(SoundCard::getUsb)
  .filter(usb -> "3.0".equals(usb.getVersion()))
  .ifPresent((usb) -> System.out.println("OK"));

这样，当 soundCard 为空，或者 soundCard.getUsb() 为空时， 什么事情都不会发生。只有当它们都不为空，而且 usb.getVersion() 为 3.0 时，才会打印 OK。

# 总结

1. 意识：使用 obj.doSomething() 时记得判断 obj != null。意识的养成需要一个漫长的过程，我们可以通过工具来帮忙，IDEA 就是一个非常出色的工具。

2. 判断对象是否相等时，使用 Objects.equals(a, b) ，当然 Objects 工具类还贴心地为我们提供了 toString 和 requireNonNull 这样的好帮手

3. 自动拆箱的陷阱。当使用包装类与原始类型做比对时，要特别注意空指针问题

4. 检查字符串是否为空时，使用 commons-lang3 包 StringUtils 提供的isEmpty 和isBlank 方法 。另外， 使用 lowerCase 和 upperCase 进行字符串转换大小写转换，也可以避免空指针

5. 使用 commons-collections 包的 CollectionUtils.isEmpty 方法来检查集合是否为空

6. 返回集合的接口若需要返回空，则返回空集而不是 null。但是每次都 new 出新的集合，会影响性能和不必要的对象创建，使用 Collections.emptyList(); 可以返回全局共享的不可变空集合

7. Optional 是 Java8 推出的解决 NPE 的利器，当它跟 Lambda 表达式结合时会非常强大。

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