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来吧,一文彻底搞懂Java中最特殊的存在——null

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null 在 Java 中是一个特殊的存在,因为它和大名鼎鼎的 NullPointerException(NPE)如影随形。NPE 的发明人 Tony Hoare 曾在 2009 年承认:“Null References 是一个荒唐的设计,就好像我赌输掉了十亿美元”。


那为什么 Java 会一直保留着 null,而没有把它消灭掉呢?我想是因为 null 的存在的确为 Java 带来了更多好处(我在下文中指出了一些,看大家能不能发现哦)。




就让我们从下面这个语句开始。


String s = null;

1

首先,我们来回顾一下:什么是变量,什么是值。举个恰当的例子,变量就好像一个窑洞,里面可以住人,也可以不住人,人就相当于值。在 Java 中,如果一个变量要存储某个值,就需要先声明是什么类型。


s 为一个 String 类型的变量,这一点是毫无疑问的,对吧?那肯定啊,二哥,你别废话了,怎么可能有人怀疑这一点。


Java 有两种类型,一种是基本类型,一种是引用类型。声明为基本类型的变量存储的是值,声明为引用类型的变量存储的是对象的引用,这一点想必大家也不怀疑吧。


就之前那行语句来说,String 是一个引用类型,值为 null,也就是说 s 这个变量什么也没存储,就好像一个窑洞里面什么人也没住,一样。


假如 String s = "沉默王二",就可以使用下面这幅图来表示。


image.png


而 String s = null 的表现形式则是不同的,它没有可引用的对象。


image.png


那内存中的 null 到底是什么玩意呢?Java 中的 null 到底是什么样的一个值?


不管怎么样,null 不是一个有效的对象,所以内存中并没有为它分配空间,没它的位置。null 仅仅是一种表现符号,表明引用此时没有指向任何一个对象。Java虚拟机的规范中也没有规定 null 的具体值。


这不仅让我联想到了佛经中的一句经典台词,想必大家也猜到了,大声的念出来吧!“色即是空,空即是色。”我们汉语中的这个“空”字恰到好处地匹配了这个 null,换句话说就是“null 即是空,空即是 null。”经典啊,经典。


一个类的成员变量如果是引用类型的话,它的默认值就为 null,这和基本类型有所不同。


public class Null {
    private String name;
    private int age;
    public static void main(String[] args) {
        Null n = new Null();
        System.out.println(n.name);
        System.out.println(n.age);
    }
}


上面这段代码的输出结果是:


null


但如果是一个引用类型的局部变量的话,编译器会提醒我们对其初始化。


image.png


如果一个变量当前没有确定要初始化的值,那么 null 就是最佳选择,即所谓的延迟初始化,直到实际使用的时候再赋值为“它实际”的值(null 的第 1 个好处)。更神奇的是,null 竟然可以被强制转化。


String s = (String) null;

Integer i = (Integer) null;


System.out.println(s);

System.out.println(i);


程序不仅可以编译通过,运行时也没有抛出可怕的 NPE。但是呢,Java 还是有原则的,当把 null 赋值给基本类型变量的时候就会编译不通过。


image.png


编译器是不是很智能,很人性化,毕竟基本类型和引用类型是不同的,null 只能作为引用类型的初始化值,却不能作为基本类型的初始化值,因为基本类型有自己的初始化值,比如说 int 的为 0。不过,不要太轻信人工智能化,我保证能把编译器绕晕。


Integer j = null;

int k = j;

System.out.println(k);


先给基本类型的包装类型变量赋值为 null,再把该变量赋值给基本类型变量,编译器就无能为力了。不过,NPE 会在运行时被揪出来鞭尸了。


关于 null,还有另外一个有趣的事实:如果使用了带有 null 值的引用类型变量,instanceof 将会返回 false。


String s1 = null;

System.out.println(s1 instanceof String); // false


也就是说,如果一个引用类型变量的值不为 null,并且在使用 instanceof 操作符判断类型的时候没有抛出 ClassCastException,那么结果就为 true。否则,即便是为一个变量明确地声明了类型,比如说 String s1 = null,instanceof 仍然无法知道 s1 是 String 类型。


好了,我们再来看一看 null 的其他用途,比如说表示对象不存在、终止条件。


下图是 System.console() 方法的 Javadoc,该方法会返回与当前 Java 虚拟机相关联的唯一对象(如果有的话);如果没有的话,返回 null。




想想看,如果 Java 没有保留 null 的话,要返回什么呢?至少得再定义一个和 null 差不多意义的关键字。


再来看看另外一个例子,来自 java.io.BufferedReader 类的 readLine() 方法


public String readLine() throws IOException


Returns: A String containing the contents of the line, not including any line-termination characters, or null if the end of the stream has been reached.


该方法会一行一行地返回读取的字符串,直到流的结尾。怎么判断到了流的结尾呢,返回 null。这样的话,我们就可以把判 null 作为读取字符串的条件。


String line;

while ((line = reader.readLine()) != null) {

  System.out.println(line);

}


当然了,也可以返回其他的关键字,比如说 -1,来表示 readLine() 到了流的末尾,但这样的做法和返回 null 没有多大的分别。


最后,奉上一句罗素同学的名言:“存在即合理。”null 既然已经存在了,自然有它存在的道理,不管它的功过是非。


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