五分钟学Java：什么是 NullPointerException

在逛 Stack Overflow 的时候，发现最火的问题竟然是：什么是 NullPointerException（java.lang.NullPointerException），它是由什么原因导致的，有没有好的方法或者工具可以追踪它发生的原因？

真没想到，这个问题浏览的次数多达 250 万次！所以，我想是时候把最高赞的回答整理一下分享出来了。请随我来。

声明引用变量（即对象）时，实际上是创建了一个指向对象的指针。请看以下代码：

int x;

x = 10;

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第一行代码声明了一个名为 x 的变量（int 类型），Java 会把它初始化为 0。第二行代码把 x 赋值为 10，意味着 10 将被写入到 x 所指向的内存位置上。

但是呢，当我们尝试声明一个引用类型时，情况将会有所不同。

Integer num;

num = new Integer(10);

第一行代码声明了一个名为 num 的变量（Integer 类型），Java 把它初始化为 null，表示“什么都没有指向 ”。

第二行代码中，new 关键字创建了一个 Integer 类型的对象，并将变量 num 指向该对象。

当我们声明了一个变量，却没有将该变量指向任何创建的对象，然后就使用它的时候，NullPointerException 就发生了。大多数情况下，编译器会发现这个问题，并且提醒我们“xxxx may not have been initialized”。

假如有这样一段代码：

public void doSomething(SomeObject obj) {

  //do something to obj

}

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在这种情况下，我们没有创建对象 obj，而是假设它在 doSomething() 方法被调用之前就创建了。

现在假设在此之前它没有创建。我们这样调用 doSomething() 方法：

doSomething(null);

这就意味着 doSomething() 方法的参数 obj 为 null。如果该方法还要使用 obj 继续做点什么，最好提前抛出 NullPointerException，因为开发者需要该信息来进行调试。

还有另外一种替代方法，判断 obj 是不是 null，如果是，就小心行事，做某些不会引起 NullPointerException 的事情；如果不是，就放心大胆地做该做的事情。

/**
  * @param obj An optional foo for ____. May be null, in which case 
  *  the result will be ____.
  */
public void doSomething(SomeObject obj) {
    if(obj != null) {
       //do something
    } else {
       //do something else
    }
}      

那假如程序真的出现了 NullPointerException，该怎么追踪堆栈信息，找到错误的根源呢？

简单来说，堆栈信息是应用程序在引发 Exception 时调用的方法列表，可以准确地定位到错误发生的根源。就像下面这样。

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

       at com.example.myproject.Book.getTitle(Book.java:16)

       at com.example.myproject.Author.getBookTitles(Author.java:25)

       at com.example.myproject.Bootstrap.main(Bootstrap.java:14)

就上面这个堆栈信息来说，错误发生在“at …”列表处，第一个“at 处”就是错误最初发生的位置。

at com.example.myproject.Book.getTitle(Book.java:16)

为了调试，我们可以打开 Book.java 类的第 16 行，它可能是：

15   public String getTitle() {

16      System.out.println(title.toString());

17      return title;

18   }

从这段代码中可以看得出，错误的原因很可能是因为 title 为 null。

有时候，应用程序会捕获一个异常，然后把它作为另外一种类型的异常抛出。就像下面这样：

34   public void getBookIds(int id) {

35      try {

36         book.getId(id);    // 这里可能会引发 NullPointerException

37      } catch (NullPointerException e) {

38         throw new IllegalStateException("A book has a null property", e)

39      }

40   }

此时的堆栈信息可能是下面这样的：

Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: A book has a null property
        at com.example.myproject.Author.getBookIds(Author.java:38)
        at com.example.myproject.Bootstrap.main(Bootstrap.java:14)
Caused by: java.lang.NullPointerException
        at com.example.myproject.Book.getId(Book.java:22)
        at com.example.myproject.Author.getBookIds(Author.java:36)
        ... 1 more      

和之前堆栈信息有所不同的是，这里多了一个“Caused by”；有时候还会有更多的“Caused by”。在这种情况下，我们通常需要追本溯源，找到最深层次的那个“cause”——它就是堆栈信息中最下面的那个。

Caused by: java.lang.NullPointerException <-- 根本原因

       at com.example.myproject.Book.getId(Book.java:22)

同样，我们需要查看一下 Book.java 的第 22 行，找到可能引发 NullPointerException 的原因。

有时候，堆栈信息要比上面的例子凌乱得多。参考下面这个。

javax.servlet.ServletException: Something bad happened
    at com.example.myproject.OpenSessionInViewFilter.doFilter(OpenSessionInViewFilter.java:60)
    at org.mortbay.jetty.servlet.ServletHandler$CachedChain.doFilter(ServletHandler.java:1157)
    at com.example.myproject.ExceptionHandlerFilter.doFilter(ExceptionHandlerFilter.java:28)
    at org.mortbay.jetty.servlet.ServletHandler$CachedChain.doFilter(ServletHandler.java:1157)
    at com.example.myproject.OutputBufferFilter.doFilter(OutputBufferFilter.java:33)
    at org.mortbay.jetty.Server.handle(Server.java:326)
    at org.mortbay.jetty.HttpConnection.handleRequest(HttpConnection.java:542)
    at org.mortbay.jetty.HttpConnection$RequestHandler.content(HttpConnection.java:943)
    at org.mortbay.jetty.HttpParser.parseNext(HttpParser.java:756)
    at org.mortbay.jetty.HttpParser.parseAvailable(HttpParser.java:218)
    at org.mortbay.jetty.HttpConnection.handle(HttpConnection.java:404)
    at org.mortbay.jetty.bio.SocketConnector$Connection.run(SocketConnector.java:228)
    at org.mortbay.thread.QueuedThreadPool$PoolThread.run(QueuedThreadPool.java:582)
Caused by: com.example.myproject.MyProjectServletException
    at com.example.myproject.MyServlet.doPost(MyServlet.java:169)
    at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:727)
    at javax.servlet.http.HttpServlet.service(HttpServlet.java:820)
    at org.mortbay.jetty.servlet.ServletHolder.handle(ServletHolder.java:511)
    at org.mortbay.jetty.servlet.ServletHandler$CachedChain.doFilter(ServletHandler.java:1166)
    at org.hibernate.persister.entity.AbstractEntityPersister.insert(AbstractEntityPersister.java:2822)
    at org.hibernate.action.EntityIdentityInsertAction.execute(EntityIdentityInsertAction.java:71)
    at org.hibernate.engine.ActionQueue.execute(ActionQueue.java:268)
    at org.hibernate.event.def.AbstractSaveEventListener.performSaveOrReplicate(AbstractSaveEventListener.java:321)
    at org.hibernate.event.def.AbstractSaveEventListener.performSave(AbstractSaveEventListener.java:204)
    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:25)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:597)
    at org.hibernate.context.ThreadLocalSessionContext$TransactionProtectionWrapper.invoke(ThreadLocalSessionContext.java:344)
    at $Proxy19.save(Unknown Source)
    at com.example.myproject.MyEntityService.save(MyEntityService.java:59) <-- relevant call (see notes below)
    at com.example.myproject.MyServlet.doPost(MyServlet.java:164)
    ... 32 more
Caused by: java.sql.SQLException: Violation of unique constraint MY_ENTITY_UK_1: duplicate value(s) for column(s) MY_COLUMN in statement [...]
    at org.hsqldb.jdbc.Util.throwError(Unknown Source)
    at org.hsqldb.jdbc.jdbcPreparedStatement.executeUpdate(Unknown Source)
    at com.mchange.v2.c3p0.impl.NewProxyPreparedStatement.executeUpdate(NewProxyPreparedStatement.java:105)
    at org.hibernate.id.insert.AbstractSelectingDelegate.performInsert(AbstractSelectingDelegate.java:57)
    ... 54 more      

这个例子当中的堆栈信息实在是太多了，令人眼花缭乱。如果按照之前提供的方法（堆栈信息中最下面的那个）找最深层次的那个“cause”，它就是：

Caused by: java.sql.SQLException: Violation of unique constraint MY_ENTITY_UK_1: duplicate value(s) for column(s) MY_COLUMN in statement [...]
    at org.hsqldb.jdbc.Util.throwError(Unknown Source)
    at org.hsqldb.jdbc.jdbcPreparedStatement.executeUpdate(Unknown Source)
    at com.mchange.v2.c3p0.impl.NewProxyPreparedStatement.executeUpdate(NewProxyPreparedStatement.java:105)
    at org.hibernate.id.insert.AbstractSelec      

但其实它并不是的，因为抛出这个异常的方法调用者属于类库代码（c3p0 类库），所以我们需要往上找异常发生的原因，并且这个异常很可能是由我们自己编写的代码（com.example.myproject 包下）引发的，于是我们找到了这样一段异常信息。

at com.example.myproject.MyEntityService.save(MyEntityService.java:59)

顺藤摸瓜，看看 MyEntityService.java 的第 59 行，它就是引发错误的根本原因。