Java中有關Null的9件事

ImportNew - Calarence發表於2015-01-03
JavaNull

對於Java程式設計師來說，null是令人頭痛的東西。時常會受到空指標異常（NPE）的騷擾。連Java的發明者都承認這是他的一項巨大失誤。Java為什麼要保留null呢？null出現有一段時間了，並且我認為Java發明者知道null與它解決的問題相比帶來了更多的麻煩，但是null仍然陪伴著Java。

我越發感到驚奇，因為java的設計原理是為了簡化事情，那就是為什麼沒有浪費時間在指標、操作符過載、多繼承實現的原因，null卻與此正好相反。好吧，我真的不知道這個問題的答案，我知道的是不管null被Java開發者和開源社群如何批評，我們必須與null共同存在。與其為null的存在感到後悔，我們倒不如更好的學習null，確保正確使用null。

為什麼在Java中需要學習null？因為如果你對null不注意，Java將使你遭受空指標異常的痛苦，並且你也會得到一個沉痛的教訓。精力充沛的程式設計是一門藝術，你的團隊、客戶和使用者將會更加欣賞你。以我的經驗來看，導致空指標異常的一個最主要的原因是對Java中null的知識還不夠。你們當中的很多已經對null很熟悉了，但是對那些不是很熟悉的來說，可以學到一些關於null老的和新的知識。讓我們一起重新學習Java中null的一些重要知識吧。

Java中的Null是什麼？

正如我說過的那樣，null是Java中一個很重要的概念。null設計初衷是為了表示一些缺失的東西，例如缺失的使用者、資源或其他東西。但是，一年後，令人頭疼的空指標異常給Java程式設計師帶來不少的騷擾。在這份材料中，我們將學習到Java中null關鍵字的基本細節，並且探索一些技術來儘可能的減少null的檢查以及如何避免噁心的空指標異常。

1）首先，null是Java中的關鍵字，像public、static、final。它是大小寫敏感的，你不能將null寫成Null或NULL，編譯器將不能識別它們然後報錯。

Object obj = NULL; // Not Ok
Object obj1 = null  //Ok
使用其他語言的程式設計師可能會有這個問題，但是現在IDE的使用已經使得這個問題變得微不足道。現在，當你敲程式碼的時候，IDE像Eclipse、Netbeans可以糾正這個錯誤。但是使用其他工具像notepad、Vim、Emacs，這個問題卻會浪費你寶貴時間的。

2）就像每種原始型別都有預設值一樣，如int預設值為0，boolean的預設值為false，null是任何引用型別的預設值，不嚴格的說是所有object型別的預設值。就像你建立了一個布林型別的變數，它將false作為自己的預設值，Java中的任何引用變數都將null作為預設值。這對所有變數都是適用的，如成員變數、區域性變數、例項變數、靜態變數（但當你使用一個沒有初始化的區域性變數，編譯器會警告你）。為了證明這個事實，你可以通過建立一個變數然後列印它的值來觀察這個引用變數，如下圖程式碼所示：

private static Object myObj;
public static void main(String args[]){
    System.out.println("What is value of myObjc : " + myObj);
}
What is value of myObjc : null

這對靜態和非靜態的object來說都是正確的。就像你在這裡看到的這樣，我將myObj定義為靜態引用，所以我可以在主方法裡直接使用它。注意主方法是靜態方法，不可使用非靜態變數。

3）我們要澄清一些誤解，null既不是物件也不是一種型別，它僅是一種特殊的值，你可以將其賦予任何引用型別，你也可以將null轉化成任何型別，來看下面的程式碼：

String str = null; // null can be assigned to String
Integer itr = null; // you can assign null to Integer also
Double dbl = null;  // null can also be assigned to Double

String myStr = (String) null; // null can be type cast to String
Integer myItr = (Integer) null; // it can also be type casted to Integer
Double myDbl = (Double) null; // yes it's possible, no error
你可以看到在編譯和執行時期，將null強制轉換成任何引用型別都是可行的，在執行時期都不會丟擲空指標異常。

4）null可以賦值給引用變數，你不能將null賦給基本型別變數，例如int、double、float、boolean。如果你那樣做了，編譯器將會報錯，如下所示：

int i = null; // type mismatch : cannot convert from null to int
short s = null; //  type mismatch : cannot convert from null to short
byte b = null: // type mismatch : cannot convert from null to byte
double d = null; //type mismatch : cannot convert from null to double

Integer itr = null; // this is ok
int j = itr; // this is also ok, but NullPointerException at runtime
正如你看到的那樣，當你直接將null賦值給基本型別，會出現編譯錯誤。但是如果將null賦值給包裝類object，然後將object賦給各自的基本型別，編譯器不會報，但是你將會在執行時期遇到空指標異常。這是Java中的自動拆箱導致的，我們將在下一個要點看到它。

5） 任何含有null值的包裝類在Java拆箱生成基本資料型別時候都會丟擲一個空指標異常。一些程式設計師犯這樣的錯誤，他們認為自動裝箱會將null轉換成各自基本型別的預設值，例如對於int轉換成0，布林型別轉換成false，但是那是不正確的，如下面所示：

Integer iAmNull = null;
int i = iAmNull; // Remember - No Compilation Error
但是當你執行上面的程式碼片段的時候，你會在控制檯上看到主執行緒丟擲空指標異常。在使用HashMap和Integer鍵值的時候會發生很多這樣的錯誤。當你執行下面程式碼的時候就會出現錯誤。
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * An example of Autoboxing and NullPointerExcpetion
 * 
 * @author WINDOWS 8
 */
public class Test {
    public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
      Map numberAndCount = new HashMap<>();
      int[] numbers = {3, 5, 7,9, 11, 13, 17, 19, 2, 3, 5, 33, 12, 5};

      for(int i : numbers){
         int count = numberAndCount.get(i);
         numberAndCount.put(i, count++); // NullPointerException here
      }       
    }
}

輸出：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
 at Test.main(Test.java:25)

這段程式碼看起來非常簡單並且沒有錯誤。你所做的一切是找到一個數字在陣列中出現了多少次，這是Java陣列中典型的尋找重複的技術。開發者首先得到以前的數值，然後再加一，最後把值放回Map裡。程式設計師可能會以為，呼叫put方法時，自動裝箱會自己處理好將int裝箱成Interger，但是他忘記了當一個數字沒有計數值的時候，HashMap的get()方法將會返回null，而不是0，因為Integer的預設值是null而不是0。當把null值傳遞給一個int型變數的時候自動裝箱將會返回空指標異常。設想一下，如果這段程式碼在一個if巢狀裡，沒有在QA環境下執行，但是你一旦放在生產環境裡，BOOM:-)

6）如果使用了帶有null值的引用型別變數，instanceof操作將會返回false：

Integer iAmNull = null;
if(iAmNull instanceof Integer){
   System.out.println("iAmNull is instance of Integer");                             

}else{
   System.out.println("iAmNull is NOT an instance of Integer");
}

輸出：

i
AmNull is NOT an instance of Integer

這是instanceof操作一個很重要的特性，使得對型別強制轉換檢查很有用

7）你可能知道不能呼叫非靜態方法來使用一個值為null的引用型別變數。它將會丟擲空指標異常，但是你可能不知道，你可以使用靜態方法來使用一個值為null的引用型別變數。因為靜態方法使用靜態繫結，不會丟擲空指標異常。下面是一個例子：

public class Testing {             
   public static void main(String args[]){
      Testing myObject = null;
      myObject.iAmStaticMethod();
      myObject.iAmNonStaticMethod();                             
   }

   private static void iAmStaticMethod(){
        System.out.println("I am static method, can be called by null reference");
   }

   private void iAmNonStaticMethod(){
       System.out.println("I am NON static method, don't date to call me by null");
   }

輸出：

I am static method, can be called by null reference
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
               at Testing.main(Testing.java:11)

8）你可以將null傳遞給方法使用，這時方法可以接收任何引用型別，例如public void print(Object obj)可以這樣呼叫print(null)。從編譯角度來看這是可以的，但結果完全取決於方法。Null安全的方法，如在這個例子中的print方法，不會丟擲空指標異常，只是優雅的退出。如果業務邏輯允許的話，推薦使用null安全的方法。

9）你可以使用==或者!=操作來比較null值，但是不能使用其他演算法或者邏輯操作，例如小於或者大於。跟SQL不一樣，在Java中null==null將返回true，如下所示：

public class Test {

    public static void main(String args[]) throws InterruptedException {

       String abc = null;
       String cde = null;

       if(abc == cde){
           System.out.println("null == null is true in Java");
       }

       if(null != null){
           System.out.println("null != null is false in Java"); 
       }

       // classical null check
       if(abc == null){
           // do something
       }

       // not ok, compile time error
       if(abc > null){

       }
    }
}

輸出：

null == null is true in Java

這是關於Java中null的全部。通過Java程式設計的一些經驗和使用簡單的技巧來避免空指標異常，你可以使你的程式碼變得null安全。因為null經常作為空或者未初始化的值，它是困惑的源頭。對於方法而言，記錄下null作為引數時方法有什麼樣的行為也是非常重要的。總而言之，記住，null是任何一個引用型別變數的預設值，在java中你不能使用null引用來呼叫任何的instance方法或者instance變數。

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