Java 避免空指针的方法及Optional最佳实践

原创已于 2025-07-20 16:45:01 修改 · 363 阅读

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#java #开发语言

于 2025-07-15 17:07:21 首次发布

【一】避免空指针的通用方法

✅ 1️⃣ 设计阶段：避免产生 null

领域模型里避免「nullable」属性
构造函数里要求非空

✅ 示例

public User(String name) {

this.name = Objects.requireNonNull(name, "name must not be null");

}

✅ 2️⃣ 静态检查

注解
- @Nonnull, @Nullable
- Checker Framework / ErrorProne / SpotBugs

✅ 示例

public String process(@Nonnull String input) { return input.trim(); }

✅ 3️⃣ 运行时保护

Objects.requireNonNull()

✅ 4️⃣ 语言级增强

Java 14+: 增强的 NPE 异常信息
- 默认开启（Java 16+）
- -XX:+ShowCodeDetailsInExceptionMessages

✅ 输出示例

Cannot invoke "Address.getCity()" because "person.getAddress()" is null

✅ 5️⃣ Null Object 模式

避免返回 null，用无害对象表示「空行为」

✅ 示例

class NullLogger implements Logger {

public void log(String msg) { /* do nothing */ }

}

✅ 6️⃣ Optional

Java 8+ 的核心改进：明确表达「可能缺失」

✅ 语义

Optional 返回值 → 明确可为空
避免调用者遗漏 null 检查

✅ 基本用法

Optional<User> findById(String id) {

return Optional.ofNullable(repo.get(id));

}

【二】Optional 最佳实践

✅ ① 适用场景

✅ 用于方法返回值

表示查询、解析、计算 可能没有结果

✅ 示例

Optional<User> findUserById(String id);

❌ ② 不推荐场景

❌ 参数

void setUser(Optional<User> user); // 不推荐

原因说明：

违背设计初衷：Optional 被设计为返回值容器，用于避免 null 返回值，不是为参数设计。
调用不便：需要额外封装，降低可读性
不能传 null：如果传 null，会抛 NullPointerException，如 Optional.of(null)。
不利于重载方法设计：Java 编译器类型擦除后会导致签名冲突

✅ 用

void setUser(@Nullable User user);

❌ 类字段

class User {

Optional<Address> address; // 不推荐

}

原因说明：

违反 JavaBean 规范：Optional没有实现序列化接口导致序列化报错，标准 JavaBean 属性期望 getX() 返回具体值而不是容器。EL 表达式（如 JSP/Thymeleaf）访问 user.name 只会得到 Optional 实例。
ORM 不支持：实体字段使用 Optional 会抛出 MappingException 或无法映射。
Jackson/Gson 无法正确序列化/反序列化
运行时额外开销：每次访问字段都需要 .get()、.isPresent()，代码冗长。

✅ 用

class User {

@Nullable Address address;

}

然后在 getter 中返回 Optional

public Optional<Address> getAddress() {

return Optional.ofNullable(address);

}

❌ 集合

Optional<List<User>> getUsers(); // 不推荐

原因说明：

设计冗余：集合天然支持元素缺失或为空的语义。
处理繁琐
泛型复杂度提升：组合类型如 Map<String, Optional<List<String>>> 可读性极差

✅ 直接返回空集合

List<User> getUsers();

✅ ③ 创建 Optional

Optional.of(value) // value != null

Optional.ofNullable(value) // 允许 value 为 null

Optional.empty()

✅ ④ 消费值

optional.ifPresent(u -> sendEmail(u.getEmail()));

✅ ⑤ 默认值

String result = optional.orElse("default");

String lazy = optional.orElseGet(() -> computeDefault());

✅ ⑥ 抛异常

User user = optional.orElseThrow(() -> new NotFoundException());

✅ ⑦ 链式变换

Optional<Address> address = userOpt.map(User::getAddress); Optional<String> city = userOpt.map(User::getAddress).map(Address::getCity);

✅ ⑧ 过滤

optional.filter(u -> u.isActive())

✅ ⑨ Java 9+ 扩展

optional.or(() -> otherOptional);

optional.ifPresentOrElse( val -> process(val), () -> handleAbsent() );

✅ ⑩ 避免 get()

⚠️ 反模式

String s = optional.get(); // 潜在 NPE

✅ 推荐

optional.orElse(...) optional.orElseThrow(...)

总结

✅ 方法返回值 → Optional 表示「可无」
✅ 参数 → 不用 Optional，直接 @Nullable
✅ 字段 → 不用 Optional，用普通类型 + @Nullable
✅ 集合返回值 → 返回空集合，不要包 Optional
✅ 使用链式 map / flatMap / filter
✅ 消费时用 orElse / orElseThrow / ifPresent