Kotlin与Java 如何解决 Null 问题？

作者 | Nicolas Fränkel   责编 | 弯月

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

在本文中，我想讨论一下 Kotlin 和 Java 是如何解决 Null 问题的。

可为 Null

相信每一位从事软件开发超过两年的人都听过下面这句话：

我把 Null 引用称为自己的十亿美元错误。它的发明是在 1965 年，那时我用一个面向对象语言（ALGOL W）设计了第一个全面的引用类型系统。我的目的是确保所有引用的使用都是绝对安全的，编译器会自动进行检查。但是我未能抵御住诱惑，加入了 Null 引用，仅仅是因为实现起来非常容易。结果导致了数不清的错误、漏洞和系统崩溃，可能在之后的 40 年中造成了十亿美元的损失。

                        —— 图灵奖得主 Tony Hoare

Null 背后的基本思想是能够定义一个未初始化的变量。当有人调用这类变量的某个成员时，运行时就会寻找变量的内存地址，结果就是引用失败，因为其后面没有任何东西。

许多编程语言都包含 Null 值，只不过名称不同罢了：

Python 有 None；

JavaScript 有 null；

Java、Scala 和 Kotlin 也有 null；

Ruby 有 nil；

以及其他等等。

有些不允许使用未初始化的值，比如 Rust。

Kotlin 中的 Null 安全性

如上所示，Kotlin 也有 null 值。只不过，null 融入到了类型系统中。在 Kotlin 中，每个类型 X 实际上都有两种类型：

X：不可为 null，类型 X 的任何变量都不可以为 null。编译器会确保这一点；

上述代码无法通过编译。

X?：可以为 null。

上述代码可以编译。

既然 Kotlin 允许使用 null 值，为什么支持者们会鼓吹它具有 null 安全性呢？因为编译器会调用可能为 null 值（即可为空类型）的成员。

#1 无法通过编译。

修复上述代码的方式是，在调用成员之前，先检查变量是否为 null：

这种方法很模式化，Kotlin 提供了 null 安全的运算符：

Java 中的 Null 安全性

如上，我们讨论了 Kotlin 管理 Null 值的方法，下面我们来看看 Java。

首先，Java 中既没有不可为 null 的类型，也没有 null 安全的运算符。因此，每个变量都有可能为 null，而且我们也的确应该如此思考。

#1 String 没有 toIntOrNull() 方法，所以我们假设 MyString 是一个包装类型，实际的操作交给 String。

#2 这里必须使用可变引用。

如果将多个调用放在一起，结果更糟，因为每个返回值都有可能为 null。为了安全着想，我们需要检查每个方法调用返回的值是否为 null。如下代码片段有可能抛出异常 NullPointerException：

修复方法如下，但非常繁琐：

出于这个原因，Java 8 引入了 Optional 类型。Optional 是一个包装，负责处理可能为 null 值的情况。在其他语言中，该类型被称为 Maybe、Option 等。

Java 语言的设计者建议，方法应返回：

如果 X 不可能为 null，则返回类型 X；

如果 X 可能为 null，则返回类型 Optional。

如果我们将上述方法的返回类型改为 Optional，就可以编写出 null 安全的代码，而且还可以获得不可变性：

对于这种方法，我认为核心问题在于，Optional 本身可以为 null。Java 语言本身无法确保 Optional 不为 null。此外，方法的输入参数不建议使用 Optional。

为了解决这个问题，网上涌现了很多基于注解的库：

然而，不同的库，处理方式也不同：

Spring 会在编译时生成警告消息；

FindBugs 需要专门执行；

Lombok 会生成一段检查 null 的代码，如果变量无论如何都会为 null，则抛出异常 NullPointerException。

总结

当 Null 安全性不是一个大问题时，Java 可以被接受。因此，NullPointerException 异常会频繁发生。唯一安全的解决方案是将每个方法调用包装在 null 检查中。这种方式很有效，但同时也很模式化，代码也更加难以阅读。

开发人员称赞 Kotlin 带来了 Null 安全性，这是因为该语言的设计中融入了 Null 值处理机制。Java 这方面的处理远不如 Kotlin，因为 Java 语言架构师更加重视向后兼容性，而不是代码安全，这是设计上的决定。但是，作为一名开发人员，从 Null 安全性的角度出发，我认为 Kotlin 是比 Java 更有吸引力的选择。