程式設計師你是如何降低NPE的?

李福春 發表於 2020-09-15

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程式設計師,如果系統突然報了一個空指標異常,你肯定像吞了一隻蒼蠅一樣尷尬。

那麼如何在日常開發過程中降低NPE?

問題 回答
現狀 返回空值會出現大量的空指標異常
目的 改進方法的返回值,降低出現空指標異常
實現路徑 方法返回空集合或者空陣列

跟我來!

背景

下面的方法看起來很常見。

private final List<Chesse> chessesInStock= ...

public List<Cheese> getCheeses(){
	return cheesesInStock.isEmpty()?null:new ArrayList<>(cheesesInStock);
}

假如你去購買芝士的時候沒有可用的芝士,似乎沒有理由特別指出這種場景。

但是你這麼做的話,客戶端需要新增額外程式碼來處理可能返回空值的情況。示例程式碼如下:

List<Cheese> cheeses = shop.getCheeses();

if(cheses != null && cheeses.contains(Cheese.STILTON)){
	System.out.println("jolly good");
}

每一個返回空值的方法都使用上面這種處理方式,應該替換為返回一個空集合或者空陣列。

這是一種錯誤的趨勢,因為程式設計師些客戶端程式碼可能會忘記寫特殊程式碼來處理返回的空值。

這個錯誤可能會持續很長時間,因為這樣的方法通常會返回一個或多個物件。

不返回空集合空陣列的爭論

返回空值替換為返回空容器也會使得方法的實現變得複雜。

通常爭論的是:返回空值比返回空集合更好是因為建立一個空的容器有效能消耗。

這個論點不對,原因有兩點:

一,沒有必要擔心效能除非有證據顯示建立一個空容器整的有損效能;

二,你可以返回一個空集合或者陣列而不用建立它們。

返回空集合

下面是一個典型的程式碼返回一個可能的空集合,通常,這就是你所需要的。

public List<Cheese> getCheeses(){
	return new ArrayList<>(cheeseInStock);
}

沒有證據證明建立一個空集合會有損效能,你可以返回一個相同的不可變空集合來避免建立空集合。因為不可變物件是可以被自由共享的,下面是使用程式碼。

需求場景 程式碼
空List Collections.emptyList()
空Set Collections.emptySet()
空Map Collections.emptyMap()

但是記住,以上這些操作是隻是優化,很少被呼叫,如果你認為你需要它,在呼叫前後進行效能對比,確保它真的有用。

public List<Cheese> getCheeses(){
	return cheesesInStock.isEmpty()?Collections.emptyList():new ArrayList<>(cheesesInStock);
}

返回空陣列

使用陣列的場景跟集合是相同的,永遠不要返回空值,應該返回一個長度位0的陣列,常常,你應該簡單的返回一個有適當長度的陣列,也許長度是0。

注意我們傳遞一個長度為0的陣列到toArray方法中來代表期望的返回型別;

public Cheese[] getCheeses(){
	return cheesesInStock.toArray(new Cheese[0]);
}

如果你認為建立一個長度為0的陣列會降低效能,你可以返回同一個長度為0的陣列,因為所有長度為0的陣列都是不可變的;

private static final Cheese[] EMPTY_ARRAY= new Cheese[0];

public Cheeses[] getCheeses(){
	return cheesesInStock.toArray(EMPTY_ARRAY);
}

在優化版本中,我們傳遞了同一個空的陣列到每一個toArray的呼叫,這個陣列將會從getCheeses返回,無論cheesesInStock是不是空的,不要期望預分配陣列可以提高效能,研究顯示這是適得其反的。

return cheesesInStock.toArray(new Cheese[cheesesInStock.size()]);

小結

如果你只能記住一句話:返回空集合或者陣列而不要返回空值

返回空值會讓你的API更難使用並且更容易出錯,並且無效能優勢;

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