null造成的NPE（空指针异常）

2025-06-02
dfer
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java 开发语言 CSDN

已初始化的对象和未初始化的对象在调用方法时有本质区别，主要体现在是否会导致 NullPointerException（NPE）。

(2) 使用 Optional 包装可能为 null 的对象（Java 8+）

(3) 防御性判空

(4) 使用 Objects.requireNonNull 快速失败

已初始化的对象

特点：对象已通过 new 创建，内存已分配，可以安全调用方法。

示例：

String str = new String("Hello"); // 已初始化
System.out.println(str.length()); // 安全调用，输出 5

关键点：

对象引用指向堆内存中的实际实例。
可以调用该对象的所有公共方法和访问公共字段。
不会引发 NullPointerException。

未初始化的对象

特点：对象引用为 null，未指向任何实例，调用方法会抛出 NullPointerException。
示例：

String str = null; // 未初始化
System.out.println(str.length()); // 抛出 NullPointerException

关键点：

对象引用未分配内存（值为 null）。
任何尝试调用方法或访问字段的操作都会立即触发 NullPointerException。

常见原因：

忘记调用 new 初始化。
方法返回 null 未被处理。
对象被显式赋值为 null。

总结

场景	已初始化对象	未初始化对象（null）
内存状态	堆内存中存在实例	引用指向 `null`
调用方法	正常执行	抛出 `NullPointerException`
访问字段	正常访问	抛出 `NullPointerException`
典型代码	`obj.method()`（安全）	`null.method()`（崩溃）

如何避免未初始化导致的 NPE？

（1）显式初始化对象

// 正确做法
List<String> list = new ArrayList<>(); // 已初始化
list.add("Item"); // 安全操作

(2) 使用 Optional 包装可能为 null 的对象（Java 8+）

Optional<String> optionalStr = Optional.ofNullable(getNullableString());
optionalStr.ifPresent(s -> System.out.println(s.length())); // 安全调用

(3) 防御性判空

String str = getPossibleNullString();
if (str != null) { // 显式检查
    System.out.println(str.length());
}

(4) 使用 Objects.requireNonNull 快速失败

public void process(String input) {
    Objects.requireNonNull(input, "input 不能为 null"); // 若 input=null 则立即抛 NPE
    System.out.println(input.length());
}

特殊情况：

部分初始化的对象

某些情况下，对象虽然被 new 创建，但内部状态未完全初始化，也可能导致异常。

class User {
    private String name;
    // 忘记初始化 name
    public String getNameUpperCase() {
        return name.toUpperCase(); // 可能抛出 NPE（若 name 未被赋值）
    }
}

User user = new User(); // 对象已 new，但 name=null
System.out.println(user.getNameUpperCase()); // NPE!

解决方法：

在构造函数或初始化块中确保所有必要字段被赋值。
使用默认值（如 private String name = "";）。

自动拆箱时的 null

Integer num = null;
int value = num; // 抛出 NPE（自动拆箱调用 num.intValue()）

数组或集合中的 null

访问null元素

String[] arr = new String[3];
System.out.println(arr[0].toUpperCase()); // 抛出 NPE（arr[0] 是 null）

null 和空列表 [] 的关键区别

特性	`null`	`new ArrayList<>()` (空列表 `[]`)
内存状态	未分配内存的引用	已初始化的空集合对象
调用方法	任何方法调用会抛 `NullPointerException`	可以安全调用所有方法（如 `add()`, `size()`）
语义	"没有集合"	"有一个集合，但它是空的"

举例：

反例：

class Node {
    List<Node> children;  // 未初始化，默认是 null
    
    void addChild(Node child) {
        children.add(child);  // 第一次调用会抛 NullPointerException!
    }
}

正例：

class Node {
    List<Node> children = new ArrayList<>();  // 初始化为空列表
    
    void addChild(Node child) {
        children.add(child);  // 永远安全
    }
}

实际场景对比：

直接操作未初始化的列表

Node node = new Node();
node.getChildren().size();  // 出错 NullPointerException

操作已初始化的空列表

Node node = new Node();
node.getChildren().size();  //  返回 0
node.getChildren().add(new Node());  //  正常添加

空列表优于 null

防御性编程：避免无处不在的 if (children != null) 判空
代码简洁性：所有方法可以直接操作列表
API 友好性：调用方不需要处理 null 的特殊情况
序列化友好：JSON 等序列化工具会生成 [] 而非 null

Collections.emptyList() 返回空列表而非 null
new HashMap() 初始化空映射而非 null
String 的 "" 优于 null

总结

null 表示"没有对象"，不能调用任何方法

[] 表示"有一个空集合对象"，可以安全调用所有方法

实践：始终在声明时初始化集合字段为空的不可变/可变集合

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