"null很恶心。" -Doug Lea(道格·利)
"Null 引用一直是个坏主意，从来没发挥过什么正面作用。这是一个令我追悔莫及的错误。" - Sir C. A. R. Hoare(托尼·霍尔), 在评价他对null的发明时说。

1. 什么是NPE？

NPE 是空指针异常 NullPointerException 的缩写，是一个影响非常广泛，破坏性非常强的东西。对于一个Java开发工程师来说，避免NPE是一个值得研究的课题。

作为一名合格的Java开发工程师都，我们需要严肃认真地对待NPE问题，NPE不除，软件质量不提。

2. Java中的null代表什么？

null 表示啥都没有，无。

现实生活中，我在对一个人说话时，我们会看看这个人在不在？如果不在，我们就不说了。写代码时，我们要做的也是：在对一个对象做一个操作时，先检查一下这个对象在不在。

然而，我们在写代码的过程中经常犯的错误就是：对着空气说话。

每次操作一个对象前对其进行空检查是可行的，但是这种高强度的检查频率会带来两个问题：

增加代码长度

当我们把大量的代码放在检查空值上面时，会大大的增加代码的长度；

如：一个方法100行代码，有50行是检查各种参数，30行进行异常处理，20行调用方法进行业务处理。这样的代码将来如何维护、阅读呢？岂不是刚写出来就知道日后定会被其它程序员骂出翔。

减少写代码的乐趣

注意力是非常宝贵的资源，在混乱的办公场景中，嘀嘀响的工作群、一会儿不看就有几百条未读的划水群、吵闹的产品经理、测出Bug的测试人员、分派任务的Leader... ... 我们的注意力无时无刻被打扰，好不容易集中注意力开始写业务代码，大半的时间还要编写各种对空的检查，我们写代码的乐趣全都被消磨掉了。

所以Java中的Null代表着问题、代表着麻烦、代表着各种坑，代表着你在半夜被电话叫醒解决线上问题，代表着你的技术水平被拉低几个段位。

那么如何解决NPE？

3. 如何解决NPE？

答案是：没法解决！！！ 或者说没法从根本上解决。

我们能做的是：认真面对每一个业务需求，认真面对每一行代码，写代码时小心谨慎，从态度上重视NPE问题，用各种限制手段降低NPE问题的影响，一定不能在写代码时放飞自我，放飞自我的同时，也将NPE一起放飞了出去。

一定要记住我们是工程师，我们做的是工程，不是玩具。
工程师要严谨、认真，具有三心：细心、耐心、责任心。

下面列出一些经验之谈，虽然不能完全解决NPE问题，用得好的话，还是能最大程度地减少NPE的发生。

3.1 遵守一些开发约定

所有集合对象在声明时即进行实例化

// 使用Guava中的工具类实例化List
private List<UserProfile> userList = Lists.newArrayList();

// 直接实例化
private List<UserProfile> userList1 = new ArrayList<>();

// 使用Guava中的工具类实例化Map
private Map<String, UserProfile> userMap = Maps.newHashMap();

// 直接实例化
private Map<String, UserProfile> userMap1 = new HashMap<>();

返回集合类型时，如果没有数据，返回空集合对象。

public List<String> doSomething() {
   List<String> returnValue;
    ....
   return returnValue == null? Lists.newArrayList(): returnValue;
}

为了方便，可以自己写一个简单的返回空集合的方法

public <T> T nonNullVal(T val, T def) {
    return Objects.isNull(val)? def: val;
}

// 或者这样
public <T> T nonNullList(T val) {
    return val == null? Lists.newArrayList(): val;
}

上面的代码就变为下面这样了

public List doSomething() {
    List returnValue;
    ....
    return nonNullVal(returnValue, Lists.newArrayList());

    // 如果返回的List不会被做插入数据等操作，也可以直接返回空列表
    return nonNullVal(returnValue, Lists.emptyList());
  
    return nonNullList(returnValue);
}

将变量设置为[有业务含义]的默认值

这样会最大程度上减少对一个对象进行初始化的复杂度：你不用手动设置一些默认值了。

// 姓名默认为空字符串，如果在实际业务代码编写时没有填写姓名，
// 空字符串也能表明没有填写姓名
private String name = "";

// 如果业务上规定0为没有填写年龄，可以默认将年龄设置为0  
private Integer age = 0;

// 创建时间在对象实例时，默认赋值为当前
private LocalDateTime createTime = LocalDateTime.now();

对可能为空的变量增加提示信息

1. 增加Spring注解 @NonNull @Nullable ，IDE会作异常提示；

2. 在注释中标明参数不可为空，提醒调用者小心NPE

/**
 * 两个整数相加
 * @param a 不能为空
 * @param b 不能为空
 * @return 相加结果
 */
private Integer add(@NonNull Integer a, @NonNull Integer b) {
    return a + b;
}

在Idea中会进行提示，如下图所示：

集合中不存储 `null`；使用 `Map`时，不将 `null`作为Key

一般情况下，列表对象中不存储null，这样就不会给处理列表元素的程序埋下深坑。

Map对象的元素中，Key和Value都不使用null。

使用null有明确的业务含意时，在任何时候、任何地方都可以使用null

3.2 集合为空的检查问题

通常集合检查的方式为：1. 检查集合对象是否为空， 2. 检查集合内元素数量是否为0

List list = null;
if (list == null || list.isEmpty()) {
    System.out.println("List为空");
}

Map map = new HashMap();
if (map == null || map.isEmpty()) {
    System.out.println("Map为空");
}

Set set = new HashSet();
if (set == null || set.isEmpty()) {
    System.out.println("Set为空");
}

因为List、Set都是Collection，所以我们可以统一写验证为空的方法：

public boolean isEmpty(Collection collection) {
    return collection == null || collection.isEmpty();
}
public boolean isEmpty(Map map) {
    return map == null || map.isEmpty();
}

3.3 使用JDK8的Objects来操作对象

因为NPE问题实在是太严重了，所以JDK中出现了Objects，提供了一组避免产生NPE的API。

下面两种情况，Java程序员应该都遇到过：

在将一个对象转为字符串时，对象不存在；

Integer age;
.....一堆操作
age.toString(); // 咣，此处NPE

比对两个对象是否相等时，主比较对象为空；

User me = new User();
User loginUser = getLoginUser(); // 如果此方法返回了null
if (loginUser.equals(me)) { // 咣，此处NPE
}

Objects针对上面的情况，给了一个解决方案，从一定程度上避免了NPE问题。如：

String val1 = null;
String val2 = "hello";
if (Objects.equals(val1, val2)) { // 你不用再对null作检查了
    // 如果两个值等，进入这里。如果两个值都是null，判定两个值是相等的。
} else {
    // 如果不相等，会进入这里。
};
String val4 = null;
String val5 = Objects.toString(val4);// 如果val4是null，返回 ”null“字符串
// 如果不想变成 "null"，可以使用下面的方法，会返回一个替换
String val5 = Objects.toString(val4, "");

除了 Objects.equals() 和 Objects.toString()外，Objects还提供了下面一些方法来对null作检查，在日常的开发中可以尝试一下。

判断一个对象是否为空：

// 这是一个null变量
String value = null;
// 检查变量是否为空
if (Objects.isNull(value)) {
    // 对象为空,进入这里
}
// 检查变量是否不为空
if (Objects.nonNull(value)) {
    // 对象不为空,进入这里
}

【检查一个对象是否为空，如果为空抛出异常】：

这个方法在验证参数是否为空时比较有效，但是文章后面的断言部分会**更有效**。

// 这是一个null变量
String value = null;
// 过滤一下变量,如果为空就抛出异常
value = Objects.requireNonNull(value);
// 过滤一下变量,如果为空就抛出异常,异常带个消息
value = Objects.requireNonNull(value, "抛出的异常带着这个消息");
// 可以在方法中作校验参数使用
public List<String> doSomething(String param) {
    Objects.requireNonNull(param);
    // ....
}

计算HashCode值，避免对空对象计算Hash值抛NPE：

String value = null;
int hashCode = Objects.hashCode(value);
// hasCode 结果为1

3.4 使用Optional来处理空对象

Optional是JDK提供的一个用于处理空对象的实践，使用合理的话能够在一定程度上避免NPE的产生。

可以把 `Optional`看作一个对象的包装对象，通过这个包装对象来操作原对象，一方面Optional强制对原对象作判空检查，另一方面强制开发人员重视对 `null`的处理，从技术与态度两方面来避免NPE的发生。

下面用实例来讲一下Optional的用法：

Optional对象的实例化：

Integer value = 6;
Optional<Integer> op = Optional.of(value);

上面的代码中，如果value是null，会抛出NPE，为了避免这种无谓的NPE，可以使用下面的方式来实例化：

// 如果value==null,返回 Optional.empty() 
Optional<Integer> op = Optional.ofNullable(value);

如何从Optional中取出原对象？

// 直接取值，虽然简单，但是如果为空时，还是避免不了NPE
Integer i = op.get()
// 增加默认值的取法，如果op不为空，返回op中的原值，如果op为空，返回999
Integer i = op.orElse(999);
// 如果默认值需要经过一系列的操作，那么可以使用lambda表达式来完成
Integer i = op1.orElseGet(() -> {
    .... 一堆操作
    return Optional.of(999); // 返回一个Optional对象
});
// 如果为空时不想返回默认值，想直接抛出一个自定义异常呢？按下面的来
Integer i = op.orElseThrow(() -> {
    return new BusinessException("如果为空, 抛出我");
});

如何检查一个对象是否为空

// 最初级的检查方式，比较复杂
if (op1.isPresent()) {
   // 不为空时进入这里做逻辑处理
}
// 使用lambda表示式，简单处理
op1.ifPresent(v -> {
    // 如果value不为null, 执行这里面的代码段. 可以替换 if(op1.isPresent()){....}
    System.out.println(v);
});

Optional的的使用方法已经讲述清楚了，下面看看如何在业务开发中应用Optional呢？

未改造前代码：

public User getLoginUser() {
    // ... 一堆业务处理
    return user;
}
// 调用代码
User user = getLoginUser();
if (user != null) {
    // 正常业务逻辑
} else {
    // 用户为空的处理，比如抛出异常
}

改造后的代码：

public Optional<User> getLoginUser() {
    // ... 一堆业务处理
    return Optional.ofNullable(user);
}
// 调用代码
Optional<User> user = getLoginUser();
user.XXXX();  // 不能直接操作，因为Optional对User做了包装，强制使用下面的几种方式来处理
// 使用方法1，跟原来相比更复杂了
if (user.isPresent()) {
    // 正常业务逻辑
    User u = user.get();
    u.XXXX();
} else {
    // 用户为空的处理，比如抛出异常
    throw new RuntimeException("没有找到用户");
}
// 使用方法2，用户为空， 抛出异常
User u = user.orElseThrow(() -> {
    return BusinessException("没有找到用户");
});
u.XXXX();
// 使用方法3，用户为空，使用默认用户，me是一个默认User对象。
User u = user.orElse(me);
u.XXXX();

3.5 使用断言类来校验参数

什么是断言

不知道别人是怎么理解断言的，我是很长一段时间都不能理解什么是断言，想理解断言，得从它的英文单词说起：Assert，中文翻译是：

明确肯定; 断言; 坚持自己的主张; 表现坚定; 维护自己的权利(或权威);

我理解断言就是：在程序中明确肯定的一些事情，如果没成功，程序中断。

什么是需要明确肯定的呢？一些事关业务成败的条件是要明确肯定的。如果达不到这个条件，业务就无法顺利完成，需要中断业务处理（反正也执行不成功，也没有必要执行下去了。）

具体表现在程序中就是：在业务处理之前的前置条件校验。

现在有很多三方库提供了方便的断言工具类，下面挑选出两个应用广泛的，大家在项目中几乎默认引用的两个库：

Guava中的PreConditions断言类

PreCondition类提供的主要的静态方法列表为：

下面给出一个使用的示例：

public List<String> doSomething(String param) {
    // 如果param为空，抛出异常
    Preconditions.checkArgument(Objects.nonNull(param), "参数不能为空");

PreConditions的所有方法都没有明确指明是以 `true` 还是 `false` 为标准，以至于我每次使用时都需要看一下代码的实现。所以从个人角度来说PreConditions容易产生误解，而Spring中的Assert类则没有这个问题，下面大家可以瞅瞅Spring的Assert类。

Spring中的 Assert断言类

Assert类提供的主要的静态方法列表：

public List<String> doSomething(String param) {
    // 如果param为空，抛出异常
    Assert.notNull(param, "param不能为空");

总结

避免NPE问题的法宝不是工具，而是态度。我们应该对代码有敬畏之心，重视每一行代码，每一个需求，千万不能怀有“这个很简单”的想法，就像潘加宇老师说的：“所有卖钱的系统就没有简单的”。我们拿着工资写的代码都是要给公司赚钱的，都是不简单的。

(增强版)Java中如何避免空指针异常

1. 什么是NPE？

2. Java中的null代表什么？

3. 如何解决NPE？

3.1 遵守一些开发约定

3.2 集合为空的检查问题

3.3 使用JDK8的Objects来操作对象

3.4 使用Optional来处理空对象

3.5 使用断言类来校验参数

Guava中的PreConditions断言类

Spring中的 Assert断言类

总结

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