在 Java 8 中避免 Null 检查

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小牛编辑

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2023-12-01

如何预防 Java 中著名的 NullPointerException 异常？这是每个 Java 初学者迟早会问到的关键问题之一。而且中级和高级程序员也在时时刻刻规避这个错误。其是迄今为止 Java 以及很多其他编程语言中最流行的一种错误。

Null 引用的发明者 Tony Hoare 在 2009 年道歉，并称这种错误为他的十亿美元错误。

我将其称之为自己的十亿美元错误。它的发明是在1965 年，那时我用一个面向对象语言（ALGOL W）设计了第一个全面的引用类型系统。我的目的是确保所有引用的使用都是绝对安全的，编译器会自动进行检查。但是我未能抵御住诱惑，加入了 Null 引用，仅仅是因为实现起来非常容易。它导致了数不清的错误、漏洞和系统崩溃，可能在之后 40 年中造成了十亿美元的损失。

无论如何，我们必须要面对它。所以，我们到底能做些什么来防止 NullPointerException 异常呢？那么，答案显然是对其添加 null 检查。由于 null 检查还是挺麻烦和痛苦的，很多语言为了处理 null 检查添加了特殊的语法，即空合并运算符 —— 其在像 Groovy 或 Kotlin 这样的语言中也被称为 Elvis 运算符。

不幸的是 Java 没有提供这样的语法糖。但幸运的是这在 Java 8 中得到了改善。这篇文章介绍了如何利用像 lambda 表达式这样的 Java 8 新特性来防止编写不必要的 null 检查的几个技巧。

在 Java 8 中提高 Null 的安全性

我已经在另一篇文章中说明了我们可以如何利用 Java 8 的 Optional 类型来预防 null 检查。下面是那篇文章中的示例代码。

假设我们有一个像这样的类层次结构：

class Outer {
    Nested nested;
    Nested getNested() {
        return nested;
    }
}
class Nested {
    Inner inner;
    Inner getInner() {
        return inner;
    }
}
class Inner {
    String foo;
    String getFoo() {
        return foo;
    }
}

解决这种结构的深层嵌套路径是有点麻烦的。我们必须编写一堆 null 检查来确保不会导致一个 NullPointerException：

Outer outer = new Outer();
if (outer != null && outer.nested != null && outer.nested.inner != null) {
    System.out.println(outer.nested.inner.foo);
}

我们可以通过利用 Java 8 的 Optional 类型来摆脱所有这些 null 检查。map 方法接收一个 Function 类型的 lambda 表达式，并自动将每个 function 的结果包装成一个 Optional 对象。这使我们能够在一行中进行多个 map 操作。Null 检查是在底层自动处理的。

Optional.of(new Outer())
    .map(Outer::getNested)
    .map(Nested::getInner)
    .map(Inner::getFoo)
    .ifPresent(System.out::println);

还有一种实现相同作用的方式就是通过利用一个 supplier 函数来解决嵌套路径的问题：

Outer obj = new Outer();
resolve(() -> obj.getNested().getInner().getFoo());
    .ifPresent(System.out::println);

调用 obj.getNested().getInner().getFoo()) 可能会抛出一个 NullPointerException 异常。在这种情况下，该异常将会被捕获，而该方法会返回 Optional.empty()。

public static <T> Optional<T> resolve(Supplier<T> resolver) {
    try {
        T result = resolver.get();
        return Optional.ofNullable(result);
    }
    catch (NullPointerException e) {
        return Optional.empty();
    }
}

请记住，这两个解决方案可能没有传统 null 检查那么高的性能。不过在大多数情况下不会有太大问题。

像往常一样，上面的示例代码都托管在 GitHub。

祝编程愉快！