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最近，阿粉在一個(gè)業(yè)務(wù)改造中，使用三目運(yùn)算符重構(gòu)了業(yè)務(wù)代碼，沒想到測試的時(shí)候竟然發(fā)生 NPE 的問題。
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重構(gòu)代碼非常簡單，代碼如下：
- // 方法返回參數(shù)類型為 Integer
- // private Integer code;
- SimpleObj simpleObj = new SimpleObj();
- // 其他業(yè)務(wù)邏輯
- if (simpleObj == null) {
- return -1;
- } else {
- return simpleObj.getCode();
- }
這段 if 判斷，阿粉看到的時(shí)候，感覺很是繁瑣，于是使用三目運(yùn)算符重構(gòu)了一把，代碼如下：
- // 方法返回參數(shù)類型為 Integer
- SimpleObj simpleObj = new SimpleObj();
- // 其他業(yè)務(wù)邏輯
- return simpleObj == null ? -1 : simpleObj.getCode();
測試的時(shí)候，第四行代碼拋出了空指針，這里代碼很簡單，顯然只有 simpleObj#getCode才有可能發(fā)生 NPE 問題。
但是我明明為 simpleObj做過判空判斷，simpleObj 對(duì)象肯定不是 null，那么只有 simpleObj#getCode 返回為 null。但是我的代碼并沒有對(duì)這個(gè)方法返回值做任何操作，為何會(huì)觸發(fā) NPE?
難道是又是自動(dòng)拆箱導(dǎo)致的 NPE 問題?
在解答這個(gè)問題之前，我們首先復(fù)習(xí)一下三目運(yùn)算符。
三目運(yùn)算符
三目運(yùn)算符，官方英文名稱:Conditional Operator ? :,中文直譯條件表達(dá)式，本文不糾結(jié)名稱，統(tǒng)一使用三目運(yùn)算符。
三目運(yùn)算符的基本用法非常簡單，它由三個(gè)操作數(shù)的運(yùn)算符構(gòu)成，形式為：
- <表達(dá)式 1>？<表達(dá)式 2>:<表達(dá)式 3>
三目運(yùn)算符的計(jì)算從左往右計(jì)算，首先需要計(jì)算計(jì)算表達(dá)式 1 ，其結(jié)果類型必須為 Boolean 或 boolean，否則發(fā)生編譯錯(cuò)誤。
當(dāng)表達(dá)式 1 的結(jié)果為 true，將會(huì)執(zhí)行表達(dá)式 2，否則將會(huì)執(zhí)行表達(dá)式 3。
表達(dá)式 2 與表達(dá)式 3 最后的類型必須得有返回結(jié)果，即不能為是 void，若為 void ，編譯時(shí)將會(huì)報(bào)錯(cuò)。
最后需要注意的是，表達(dá)式 2 與表達(dá)式 3 不會(huì)被同時(shí)執(zhí)行，兩者只有一個(gè)會(huì)被執(zhí)行。
踩坑案例
了解完三目運(yùn)算符的基本原理，我們簡化一下開頭例子，復(fù)現(xiàn)一下三目運(yùn)算符使用過程的一些坑。假設(shè)我們的例子簡化成如下：
- boolean flag = true; //設(shè)置成true，保證表達(dá)式 2 被執(zhí)行
- int simpleInt = 66;
- Integer nullInteger = null;
案例 1
第一個(gè)案例我們根據(jù)如下計(jì)算 result 的值。
- int result = flag ? nullInteger : simpleInt;
這個(gè)案例為開頭的例子的簡化版本，運(yùn)算上述代碼，將會(huì)發(fā)生 NPE 的。
為什么會(huì)發(fā)發(fā)生 NPE 呢?
這里可以給大家一個(gè)小技巧，當(dāng)我們從代碼上沒辦法找到答案時(shí)，我們可以試試查看一下編譯之后字節(jié)碼，或許是 Java 編譯之后增加某些東西，從而導(dǎo)致問題。
使用 javap -s -c class 查看 class 文件字節(jié)碼，如下：
可以看到字節(jié)碼中加入一個(gè)拆箱操作，而這個(gè)拆箱只有可能發(fā)生在 nullInteger。
那么為什么 Java 編譯器在編譯時(shí)會(huì)對(duì)表達(dá)式進(jìn)行拆箱?難道所有數(shù)字類型的包裝類型都會(huì)進(jìn)行拆箱嗎?
三目運(yùn)算符表達(dá)式發(fā)生自動(dòng)拆箱，其實(shí)官方在 「The Java Language Specification(簡稱：JLS)」15.25 節(jié)[1]中做出一些規(guī)定，部分內(nèi)容如下：
- JDK7 規(guī)范
- If the second and third operands have the same type (which may be the null type), then that is the type of the conditional expression.
- If one of the second and third operands is of primitive type T, and the type of the other is the result of applying boxing conversion (§5.1.7) to T, then the type of the conditional expression is T.
用大白話講，如果表達(dá)式 2 與表達(dá)式 3 類型相同，那么這個(gè)不用任何轉(zhuǎn)換，三目運(yùn)算符表達(dá)式結(jié)果當(dāng)然與表達(dá)式 2，3 類型一致。
當(dāng)表達(dá) 2 或表達(dá)式 3 其中任一一個(gè)是基本數(shù)據(jù)類型，比如 int，而另一個(gè)表達(dá)式類型為包裝類型，比如 Integer，那么三目運(yùn)算符表達(dá)式結(jié)果類型將會(huì)為基本數(shù)據(jù)類型，即 int。
- ps：有沒有疑問?為什么不規(guī)定最后結(jié)果類型都為包裝類那?
這是 Java 語言層面一種規(guī)范，但是這個(gè)規(guī)范如果強(qiáng)制讓程序員執(zhí)行，想必平常使用三目運(yùn)算符將會(huì)比較麻煩。所以面對(duì)這種情況， Java 在編譯器在編譯過程加入自動(dòng)拆箱進(jìn)制。
所以上述代碼可以等同于下述代碼：
- int result = flag ? nullInteger.intValue() : simpleInt;
如果我們一開始的代碼如上所示，那么這里錯(cuò)誤點(diǎn)其實(shí)就很明顯了。
案例 2
接下來我們在第一個(gè)案例基礎(chǔ)上修改一下：
- boolean flag = true; //設(shè)置成true，保證表達(dá)式 2 被執(zhí)行
- int simpleInt = 66;
- Integer nullInteger = null;
- Integer objInteger = Integer.valueOf(88);
- int result = flag ? nullInteger : objInteger;
運(yùn)行上述代碼，依然會(huì)發(fā)生 NPE 的問題。當(dāng)然這次問題發(fā)生點(diǎn)與上一個(gè)案例不一樣，但是錯(cuò)誤原因卻是一樣，還是因?yàn)樽詣?dòng)拆箱機(jī)制導(dǎo)致。
這一次表達(dá)式 2 與表達(dá)式 3 都為包裝類 Integer，所以三目運(yùn)算符的最后結(jié)果類型也會(huì)是 Integer。
但是由于 result是 int 基本數(shù)據(jù)類型，好家伙，數(shù)據(jù)類型不一致，編譯器將會(huì)對(duì)三目運(yùn)算符的結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)拆箱。由于結(jié)果為 null，自動(dòng)拆箱將報(bào)錯(cuò)了。
上述代碼等同為：
- int result = (flag ? nullInteger : objInteger).intValue();
案例 3
我們再稍微改造一下案例 1 的例子，如下所示：
- boolean flag = true; //設(shè)置成true，保證表達(dá)式 2 被執(zhí)行
- int simpleInt = 66;
- Integer nullInteger = null;
- Integer result = flag ? nullInteger : simpleInt;
案例 3 與案例 1 右邊部分完全相同，只不過左邊部分的類型不一樣，一個(gè)為基本數(shù)據(jù)類型 int，一個(gè)為 Integer。
按照案例 1 的分析，這個(gè)也會(huì)發(fā)生 NPE 問題，原因與案例 1 一樣。
這個(gè)之所以拿出來，其實(shí)想說下，上述三目運(yùn)算符的結(jié)果為 int 類型，而左邊類型為 Integer，所以這里將會(huì)發(fā)生自動(dòng)裝箱操作，將 int類型轉(zhuǎn)化為 Integer。
上述代碼等同為：
- Integer result = Integer.valueOf(flag ? nullInteger.intValue() : simpleInt);
案例 4
最后一個(gè)案例，與上面案例都不一樣，代碼如下：
- boolean flag = true; //設(shè)置成true，保證表達(dá)式 2 被執(zhí)行
- Integer nullInteger = null;
- Long objLong = Long.valueOf(88l);
- Object result = flag ? nullInteger : objLong;
運(yùn)行上述代碼，依然將會(huì)發(fā)生 NPE 的問題。
這個(gè)案例表達(dá)式 2 與表達(dá)式 3 類型不一樣，一個(gè)為 Integer，一個(gè)為 Long，但是這兩個(gè)類型都是 Number的子類。
面對(duì)上述情況，JLS 規(guī)定：
- Otherwise, binary numeric promotion (§5.6.2[2]) is applied to the operand types, and the type of the conditional expression is the promoted type of the second and third operands.
- Note that binary numeric promotion performs value set conversion (§5.1.13[3]) and may perform unboxing conversion (§5.1.8[4]).
大白話講，當(dāng)表達(dá)式 2 與表達(dá)式 3 類型不一致，但是都為數(shù)字類型時(shí)，低范圍類型將會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為高范圍數(shù)據(jù)類型，即向上轉(zhuǎn)型。這個(gè)過程將會(huì)發(fā)生自動(dòng)拆箱。
- Java 中向上轉(zhuǎn)型并不需要添加任何轉(zhuǎn)化，但是向下轉(zhuǎn)換必須強(qiáng)制添加類型轉(zhuǎn)換。
上述代碼轉(zhuǎn)化比較麻煩，我們先從字節(jié)碼上來看：
第一步，將 nullInteger拆箱。
第二步，將上一步的值轉(zhuǎn)為 long 類型，即 (long)nullInteger.intValue()。
第三步，由于表達(dá)式 2 變成了基本數(shù)據(jù)類型，表達(dá)式 3 為包裝類型，根據(jù)案例 1 講到的規(guī)則，包裝類型需要轉(zhuǎn)為基本數(shù)據(jù)類型，所以表達(dá)式 3 發(fā)生了拆箱。
第四步，由于三目運(yùn)算符最后的結(jié)果類型為基本數(shù)據(jù)類型：long，但是左邊類型為 Object，這里就需要把 long 類型裝箱轉(zhuǎn)為包裝類型。
所以最后代碼等同于：
- Object result = Long.valueOf(flag ? (long)nullInteger.intValue() : objLong.longValue());
總結(jié)
看完上述四個(gè)案例，想必大家應(yīng)該會(huì)有種感受，沒想到這么簡單的三目運(yùn)算符，既然暗藏這么多「殺機(jī)」。
不過大家也不用過度害怕，不使用三目運(yùn)算符。只要我們在開發(fā)過程重點(diǎn)注意包裝類型的自動(dòng)拆箱問題就好了，另外也要注意三目運(yùn)算符的計(jì)算結(jié)果再賦值的時(shí)候自動(dòng)拆箱引發(fā)的 NPE 的問題。
最好大家在開發(fā)過程中，都遵守一定的規(guī)范，即保持表達(dá)式 2 與表達(dá)式 3 的類型一致，不讓 Java 編譯器有自動(dòng)拆箱的機(jī)會(huì)。
建議大家沒事經(jīng)?？聪掳⒗锍銎返摹篔ava 開發(fā)手冊』，在最新的「泰山版」就增加三目運(yùn)算符的這一節(jié)規(guī)范。
ps:公號(hào)消息回復(fù):『開發(fā)手冊』，獲取最新版的 Java 開發(fā)手冊。
最后一定要做好的單元測試，不要慣性思維，覺得這么簡單的一個(gè)東西，看起來根本不可能出錯(cuò)的。
參考資料
[1]15.25 節(jié): https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-15.html#jls-15.25
[2]§5.6.2: https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-5.html#jls-5.6.2
[3]§5.1.13: https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-5.html#jls-5.1.13
[4]§5.1.8: https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-5.html#jls-5.1.8
[5]Java 開發(fā)手冊》解讀：三目運(yùn)算符為何會(huì)導(dǎo)致 NPE?: https://developer.aliyun.com/article/758784
名稱欄目：這么簡單的三目運(yùn)算符竟然也有這么多坑?
標(biāo)題URL：http://www.5511xx.com/article/djihhgs.html
