之前一篇文章聊過異常排名《Java異常排行榜：哪個異常最常見？》，裡面談到國外一個網站對 Java 異常進行數據分析並排名，結果是 NullPointerException 排第一，本文正好對空指針異常做一個總結，希望對各位同學有所幫助。
在本文中，我展示了一個關於如何處理空指針異常的綜合示例。在Java中，null 作為一個特殊值被對象引用，用來表示該對象當前指向的是一塊未知內存數據。然而NullPointerException這個異常，則是程序在使用或訪問一個對象的引用時，而該對象等於null則被拋出。
那些情況會引發該異常呢？
- 被調用方法的對象為null。
- 訪問或修改一個null對象的字段。
- 求一個數組為null對象的長度。
- 訪問或修改一個數組為null對象中的某一個值。
- 被拋出的值是null並且是一個Throwable的子類。
- 當你用null對象進行synchronized代碼塊。
NullPointerException 是 RuntimeException 的子類，因此，Javac 編譯器並不會強迫你使用 try-catch 代碼塊來捕獲該異常。
一、為什麼需要 null ？
如上所述，null 是 Java 的一個特殊值。它在設計模式方面編碼的過程中非常有用，例如空對象模式和單例模式。空對象模式提供了一個對象作為缺少給定類型對象的代理。而單例模式可以確保只創建一個類的實例，主要用於提供一個全局訪問的對象。
二、如何避免空指針異常
另外，如果引發異常，請使用堆棧中的異常信息進行跟蹤。堆棧跟蹤是由JVM提供，便於應用程序的調試。找到發生異常的方法和代碼行，然後確定哪個引用為null。
在本文的餘下部分，我們將介紹一些避免空指針異常的方法。但是，這些方法並非一勞永逸，因此，同學們在編寫應用程序時應格外小心。
1、String變量與文本值比較
在編碼過程中，String變量與文本值之間的比較是特別常見的。一般被比較的值可以是一個字符串或枚舉值。因此，我們不要從空對象調用方法進行比較，而應考慮從文字值中調用方法。如下：
上面的代碼片段則會拋出一個NullPointerException。但是，如果我們從文字中調用方法，那麼執行流程通常會繼續：
為什麼呢？去看一下 JDK 源碼 java.lang.String 便明白了。
2、檢查方法的參數
在執行你自己的方法的主體之前，一定要檢查方法傳入的參數是否為空。只有在正確檢查了參數後，才能繼續執行該方法的相應邏輯。否則，您可以拋出一個 IllegalArgumentException 來通知調用方法所傳遞的參數有問題。
例如：
3、優先使用String.valueOf() 代替toString()
當您代碼中的某個對象需要用字符串的方式來表示時，請避免使用該對象的toString方法；因為若你的對象引用為null，則會拋出 NullPointerException。
相反，考慮使用靜態String.valueOf方法，該方法不會拋出任何異常，若對象引用為空，則打印「null」字符串。
有的同學可能會問為什麼呢？還是那句話讀源碼 ^_^
下面是基類 Object 的 toString() 方法：
接著，咱們再來看看 String 的 valueOf() 方法做了什麼呢？
4、使用三元運算符
該操作是非常有用的，可以幫助我們避免了NullPointerException。格式如下：
上面通過布爾表達式來判斷。如果表達式結果為true，則返回value1，否則返回value2。我們可以使用三元運算符來處理空指針，如下所示：
如果str的引用為空，則消息變量將為空。否則，如果str指向實際數據，則該消息將保留它的前10個字符。
這裡，一直有個疑惑困擾著我，為什麼 Kotlin 這門語言去掉了三元運算符呢？知道的同學歡迎留言，一起來探討~~~
5、創建返回空集合而不是null值的方法
一個非常好的操作是創建返回一個空集合的方法，而不是一個null值。因為你的代碼可以遍歷空集合並使用它的方法和字段，而不會拋出一個NullPointerException 。例如：
注意：要熟悉 Collections 這個集合工具類，裡面有太多好用的方法了。
6、使用Apache的StringUtils類
Apache的Commons Lang是一個為 java.lang API 提供幫助工具的庫，比如字符串操作方法。提供字符串操作的示例類是 StringUtils.java，它對輸入的字符串進行了 null 判斷。
你可以使用 StringUtils.isNotEmpty, StringUtils.IsEmpty 和 StringUtils.equals 等方法，來避免NullPointerException。例如：
還是老規矩，咱們來讀一下相應的源碼。
7、習慣用 contains(), containsKey(), containsValue() 方法
如果您的程序在使用集合，請考慮使用contains，containsKey和containsValue方法。例如，從集合中找一個特定鍵的值：
在上面的代碼片段中，我們未檢查key是否真的存在於內部Map，因此返回的值可以是 null 。最安全的方法如下：
8、請檢查使用的外部方法的返回值是否為 null
在編碼中使用外部庫是很常見的，這些庫可能包含返回引用的方法，需確保返回的值不為 null 。另外，我們要養成在開發的過程中，養成閱讀 Javadoc 的習慣，以便更好地理解其功能和返回值。
9、使用斷言
斷言在測試代碼時非常有用，並且可以被使用，以避免 NullPointerException 。Java 斷言是用 assert 關鍵字實現的，並拋出一個 AssertionError 。
請注意，您必須顯式啟用 JVM 的斷言標誌，一般在程序啟動時，使用 –ea 參數來啟用斷言。否則，斷言將被完全忽略。
使用 Java 斷言的示例如下：
如果您執行上面的代碼段並傳遞一個空參數getLength，則會出現以下錯誤消息：
最後，您可以使用測試框架 JUnit 提供的類 Assert 來使用斷言。
10、單元測試
在測試代碼的功能和正確性時，單元測試一般非常有用。因此，建議多花一些時間編寫一些測試用例，來避免程序出現 NullPointerException。目前，我司的代碼覆蓋率要達到 95% 以上才能通過。
三、擁有 NullPointerException 的安全方法
1、訪問類的靜態成員或方法
當你的代碼試圖訪問靜態變量或類的方法時，即使對象的引用等於 null，JVM 也不會拋出一個 NullPointerException 。這是由於Java編譯器在編譯過程中將靜態方法和字段存儲在方法區或者常量池。因此，靜態字段和方法不與對象相關聯，而與類的名稱相關聯。
例如，下面的代碼不會拋出NullPointerException：
注意，儘管 SampleClass 等於的實例 null 將會被正確執行。但是，對於靜態方法或字段，最好以靜態方式訪問它們，比如SampleClass.printMessage()。
2、instanceof 操作符
instanceof 即使對象的引用等於 null，也可以使用該運算符。在 instanceof 操作時，參考值等於為null，不拋出 NullPointerException，而是返回 false 。例如，下面的代碼片段：
正如預期的那樣，執行的結果是：
四、參考
https://github.com/apache/commons-lang
https://github.com/junit-team/junit4
https://examples.javacodegeeks.com/java-basics/exceptions/java-lang-nullpointerexception-how-to-handle-null-pointer-exception
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