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[Google Guava] 1.1-使用和避免null

原文連結 譯文連結 譯者: 沈義揚

   Doug Lea 說,“Null 真糟糕。”

  當Sir C. A. R. Hoare 使用了null引用後說,”使用它導致了十億美金的錯誤。”

輕率地使用null可能會導致很多令人驚愕的問題。通過學習Google底層程式碼庫,我們發現95%的集合類不接受null值作為元素。我們認為, 相比默默地接受null,使用快速失敗操作拒絕null值對開發者更有幫助。

此外,Null的含糊語義讓人很不舒服。Null很少可以明確地表示某種語義,例如,Map.get(key)返回Null時,可能表示map中的值是null,亦或map中沒有key對應的值。Null可以表示失敗、成功或幾乎任何情況。使用Null以外的特定值,會讓你的邏輯描述變得更清晰。

Null確實也有合適和正確的使用場景,如在效能和速度方面Null是廉價的,而且在物件陣列中,出現Null也是無法避免的。但相對於底層庫來說,在應用級別的程式碼中,Null往往是導致混亂,疑難問題和模糊語義的元凶,就如同我們舉過的Map.get(key)的例子。最關鍵的是,Null本身沒有定義它表達的意思。

鑑於這些原因,很多Guava工具類對Null值都採用快速失敗操作,除非工具類本身提供了針對Null值的因變措施。此外,Guava還提供了很多工具類,讓你更方便地用特定值替換Null值。

具體案例

不要在Set中使用null,或者把null作為map的鍵值。使用特殊值代表null會讓查詢操作的語義更清晰。

如果你想把null作為map中某條目的值,更好的辦法是 不把這一條目放到map中,而是單獨維護一個”值為null的鍵集合” (null keys)。Map 中對應某個鍵的值是null,和map中沒有對應某個鍵的值,是非常容易混淆的兩種情況。因此,最好把值為null的鍵分離開,並且仔細想想,null值的鍵在你的專案中到底表達了什麼語義。

如果你需要在列表中使用null——並且這個列表的資料是稀疏的,使用Map<Integer, E>可能會更高效,並且更準確地符合你的潛在需求。

此外,考慮一下使用自然的null物件——特殊值。舉例來說,為某個enum型別增加特殊的列舉值表示null,比如java.math.RoundingMode就定義了一個列舉值UNNECESSARY,它表示一種不做任何舍入操作的模式,用這種模式做舍入操作會直接丟擲異常。

如果你真的需要使用null值,但是null值不能和Guava中的集合實現一起工作,你只能選擇其他實現。比如,用JDK中的Collections.unmodifiableList替代Guava的ImmutableList

Optional

大多數情況下,開發人員使用null表明的是某種缺失情形:可能是已經有一個預設值,或沒有值,或找不到值。例如,Map.get返回null就表示找不到給定鍵對應的值。

Guava用Optional<T>表示可能為null的T型別引用。一個Optional例項可能包含非null的引用(我們稱之為引用存在),也可能什麼也不包括(稱之為引用缺失)。它從不說包含的是null值,而是用存在或缺失來表示。但Optional從不會包含null值引用。

Optional<Integer> possible = Optional.of(5);

possible.isPresent(); // returns true

possible.get(); // returns 5

Optional無意直接模擬其他程式設計環境中的”可選” or “可能”語義,但它們的確有相似之處。

Optional最常用的一些操作被羅列如下:

建立Optional例項(以下都是靜態方法):

用Optional例項查詢引用(以下都是非靜態方法):

如果Optional包含非null的引用(引用存在),返回true
返回Optional所包含的引用,若引用缺失,則丟擲java.lang.IllegalStateException
返回Optional所包含的引用,若引用缺失,返回指定的值
返回Optional所包含的引用,若引用缺失,返回null
返回Optional所包含引用的單例不可變集,如果引用存在,返回一個只有單一元素的集合,如果引用缺失,返回一個空集合。

使用Optional的意義在哪兒?

使用Optional除了賦予null語義,增加了可讀性,最大的優點在於它是一種傻瓜式的防護。Optional迫使你積極思考引用缺失的情況,因為你必須顯式地從Optional獲取引用。直接使用null很容易讓人忘掉某些情形,儘管FindBugs可以幫助查詢null相關的問題,但是我們還是認為它並不能準確地定位問題根源。

如同輸入引數,方法的返回值也可能是null。和其他人一樣,你絕對很可能會忘記別人寫的方法method(a,b)會返回一個null,就好像當你實現method(a,b)時,也很可能忘記輸入引數a可以為null。將方法的返回型別指定為Optional,也可以迫使呼叫者思考返回的引用缺失的情形。

其他處理null的便利方法

當你需要用一個預設值來替換可能的null,請使用Objects.firstNonNull(T, T) 方法。如果兩個值都是null,該方法會丟擲NullPointerException。Optional也是一個比較好的替代方案,例如:Optional.of(first).or(second).

還有其它一些方法專門處理null或空字串:emptyToNull(String)nullToEmpty(String)isNullOrEmpty(String)。我們想要強調的是,這些方法主要用來與混淆null/空的API進行互動。當每次你寫下混淆null/空的程式碼時,Guava團隊都淚流滿面。(好的做法是積極地把null和空區分開,以表示不同的含義,在程式碼中把null和空同等對待是一種令人不安的壞味道。