作者：肖漢松
blog.xiaohansong.com/2016/03/13/null-in-java-string/

最近在讀《Thinking in Java》，看到這樣一段話：

_Primitives that are fields in a class are automatically initialized to zero, as noted in the Everything Is an Object chapter. _

_But the object references are initialized to null, and if you try to call methods for any of them, you’ll get an exception-a runtime error. _

Conveniently, you can still print a null reference without throwing an exception.

大意是：原生型別會被自動初始化為 0，但是物件參考會被初始化為 null，如果你嘗試呼叫該物件的方法，就會拋出空指標例外，通常，你可以列印一個 null 物件而不會拋出例外，

第一句相信大家都會容易理解，這是型別初始化的基礎知識，但是第二句就讓我很疑惑：為什么列印一個 null 物件不會拋出例外？帶著這個疑問，我開始了解惑之旅，下面我將詳細闡述我解決這個問題的思路，并且深入 JDK 原始碼找到問題的答案，

解決問題的程序

可以發現，其實這個問題有幾種情況，所以我們分類討論各種情況，看最后能不能得到答案，

首先，我們把這個問題分解為三個小問題，逐一解決，

第一個問題

直接列印 null 的 String 物件，會得到什么結果？

String s = null;  
System.out.print(s);  

運行的結果是

null  

果然如書上說的沒有拋出例外，而是列印了null，顯然問題的線索在于print函式的原始碼中，我們找到print的原始碼：

public void print(String s) {  
    if (s == null) {  
        s = "null";  
    }  
    write(s);  
}  

看到原始碼才發現原來就只是加了一句判斷而已，簡單粗暴，可能你對 JDK 的簡單實作有點失望了，放心，第一個問題只是開胃菜而已，大餐還在后面，

第二個問題

列印一個 null 的非 String 物件，例如說 Integer：

Integer i = null;  
System.out.print(i);  

運行的結果不出意料：

null  

我們再去看看print的原始碼：

public void print(Object obj) {     write(String.valueOf(obj)); }

有點不一樣的了，看來秘密藏在valueOf里面，

public static String valueOf(Object obj) {  
    return (obj == null) ? "null" : obj.toString();  
}  

看到這里，我們終于發現了列印 null 物件不會拋出例外的秘密，print方法對 String 物件和非 String 物件分開進行處理，

String 物件：直接判斷是否為 null，如果為 null 給 null 物件賦值為”null”，

非 String 物件：通過呼叫String.valueOf方法，如果是 null 物件，就回傳”null”，否則呼叫物件的toString方法，

通過上面的處理，可以保證列印 null 物件不會出錯，

到這里，本文就應該結束了，
什么？說好的大餐呢？上面還不夠塞牙縫呢，
開玩笑啦，下面我們來探討第三個問題，

第三個問題（隱藏的大餐）

null 物件與字串拼接會得到什么結果？

String s = null;  
s = s + "!";  
System.out.print(s);'  

結果可能你也猜到了：

null!  

為什么呢？跟蹤代碼運行可以發現，這回跟print沒有什么關系，但是上面的代碼就呼叫了print函式，不是它會是誰呢？+的嫌疑最大，但是+又不是函式，我們怎么看到它的源代碼？這種情況，唯一的解釋就是編譯器動了手腳，天網恢恢，疏而不漏，找不到源代碼，我們可以去看看編譯器生成的位元組碼，

L0  
 LINENUMBER 27 L0  
 ACONST_NULL  
 ASTORE 1  
L1  
 LINENUMBER 28 L1  
 NEW java/lang/StringBuilder  
 DUP  
 INVOKESPECIAL java/lang/StringBuilder. ()V  
 ALOAD 1  
 INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;  
 LDC "!"  
 INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;  
 INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.toString ()Ljava/lang/String;  
 ASTORE 1  
L2  
 LINENUMBER 29 L2  
 GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;  
 ALOAD 1  
 INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.print (Ljava/lang/String;)V  

看了上面的位元組碼是不是一頭霧水？這里我們就要扯開話題，來侃侃+字串拼接的原理了，

編譯器對字串相加會進行優化，首先實體化一個StringBuilder，然后把相加的字串按順序append，最后呼叫toString回傳一個String物件，不信你們看看上面的位元組碼是不是出現了StringBuilder，詳細的解釋參考這篇文章 Java細節：字串的拼接，

String s = "a" + "b";  

等價于

StringBuilder sb = new StringBuilder();  
sb.append("a");  
sb.append("b");  
String s = sb.toString();  

再回到我們的問題，現在我們知道秘密在StringBuilder.append函式的原始碼中，

//針對 String 物件  
public AbstractStringBuilder append(String str) {  
    if (str == null)  
        return appendNull();  
    int len = str.length();  
    ensureCapacityInternal(count + len);  
    str.getChars(0, len, value, count);  
    count += len;  
    return this;  
}  

//針對非 String 物件  
public AbstractStringBuilder append(Object obj) {  
    return append(String.valueOf(obj));  
}  

private AbstractStringBuilder appendNull() {  
    int c = count;  
    ensureCapacityInternal(c + 4);  
    final char[] value = this.value;  
    value[c++] = 'n';  
    value[c++] = 'u';  
    value[c++] = 'l';  
    value[c++] = 'l';  
    count = c;  
    return this;  
}  

現在我們恍然大悟，append函式如果判斷物件為 null，就會呼叫appendNull，填充”null”，

總結

上面我們討論了三個問題，由此引出 Java 中 String 對 null 物件的容錯處理，上面的例子沒有覆寫所有的處理情況，算是拋磚引玉，

如何讓程式中的 null 物件在我們的控制之中，是我們編程的時候需要時刻注意的事情，

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標籤：Java

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