如何解決Switch報(bào)空指針異常

這篇文章給大家介紹如何解決Switch報(bào)空指針異常，內(nèi)容非常詳細(xì)，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對(duì)大家能有所幫助。

前幾天重新看 《阿里巴巴Java開(kāi)發(fā)手冊(cè)》有一條這樣的規(guī)約：

出于好奇，打算研究一下!，強(qiáng)迫癥，沒(méi)辦法!

我們先用一個(gè)案例測(cè)試一下：

public class Test {     public static void main(String[] args) {         String param = null;         switch (param) {             case "null":                 System.out.println("匹配null字符串");                 break;             default:                 System.out.println("進(jìn)入default");         }     } }

顯而易見(jiàn)，如果switch傳入空值，會(huì)拋空指針!

看到這，我們先可以思考下面幾個(gè)問(wèn)題：

• switch 除了 String 還支持哪種類(lèi)型?

• 為什么《阿里巴巴Java開(kāi)發(fā)手冊(cè)》規(guī)定String類(lèi)型參數(shù)要先進(jìn)行 null 判斷?

• 為什么可能會(huì)拋出空指針異常?

下面開(kāi)始對(duì)上面的問(wèn)題進(jìn)行分析

問(wèn)題分析

首先參考官方文檔對(duì)swtich 語(yǔ)句相關(guān)描述。

翻譯如下：

switch 的表達(dá)式必須是 char, byte, short, int, Character, Byte, Short, Integer,  String, 或者 enum 類(lèi)型，否則會(huì)發(fā)生編譯錯(cuò)誤

同時(shí)switch 語(yǔ)句必須滿足以下條件，否則會(huì)出現(xiàn)編譯錯(cuò)誤:

• 與 switch 語(yǔ)句關(guān)聯(lián)的每個(gè) case 都必須和 switch 的表達(dá)式的類(lèi)型一致;

• 如果 switch 表達(dá)式是枚舉類(lèi)型，case 常量也必須是枚舉類(lèi)型;

• 不允許同一個(gè) switch 的兩個(gè) case 常量的值相同;

• 和 switch 語(yǔ)句關(guān)聯(lián)的常量不能為 null ;

• 一個(gè) switch 語(yǔ)句最多有一個(gè) default 標(biāo)簽。

翻譯如下：

switch 語(yǔ)句執(zhí)行的時(shí)候，首先將執(zhí)行 switch 的表達(dá)式。如果表達(dá)式為 null, 則會(huì)拋出 NullPointerException，整個(gè)  switch 語(yǔ)句的執(zhí)行將被中斷。

另外從《Java虛擬機(jī)規(guī)范》這本書(shū)，我們可以學(xué)習(xí)到：

總結(jié)一下就是：

1.編譯器使用 tableswitch 和 lookupswitch 指令生成 switch 語(yǔ)句的編譯代碼。

2.Java 虛擬機(jī)的 tableswitch 和 lookupswitch 指令只能支持 int 類(lèi)型的條件值。如果 swich  中使用其他類(lèi)型的值，那么就必須轉(zhuǎn)化為 int 類(lèi)型。

所以可以了解到空指針出現(xiàn)的根源在于：虛擬機(jī)為了實(shí)現(xiàn) switch 的語(yǔ)法，將參數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)換成 int。而這里的參數(shù)為 null，  從而造成了空指針異常。

下面對(duì)官方文檔的內(nèi)容采用反匯編方式進(jìn)一步分析下

不熟悉字節(jié)碼的，推薦看看美團(tuán)的這篇文章：https://tech.meituan.com/2019/09/05/java-bytecode-enhancement.html

下面開(kāi)始硬貨!

反匯編看看

一個(gè)例子：

public class Test {     public static void main(String[] args) {         String param = "月伴飛魚(yú)";         switch (param) {             case "月伴飛魚(yú)1":                 System.out.println("月伴飛魚(yú)1");                 break;             case "月伴飛魚(yú)2":                 System.out.println("月伴飛魚(yú)2");                 break;             case "月伴飛魚(yú)3":                 System.out.println("月伴飛魚(yú)3");                 break;             default:                 System.out.println("default");         }     } }

反匯編代碼得到：

Compiled from "Test.java" public class com.zhou.Test {   public zhou.Test();     Code:        0: aload_0        1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V        4: return    public static void main(java.lang.String[]);     Code:        0: ldc           #2                  // String 月伴飛魚(yú)        2: astore_1        3: aload_1        4: astore_2        5: iconst_m1        6: istore_3        7: aload_2        8: invokevirtual #3                  // Method java/lang/String.hashCode:()I       11: tableswitch   { // -768121881 to -768121879             -768121881: 36             -768121880: 50             -768121879: 64                default: 75           }       36: aload_2       37: ldc           #4                  // String 月伴飛魚(yú)1       39: invokevirtual #5                  // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z       42: ifeq          75       45: iconst_0       46: istore_3       47: goto          75       50: aload_2       51: ldc           #6                  // String 月伴飛魚(yú)2       53: invokevirtual #5                  // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z       56: ifeq          75       59: iconst_1       60: istore_3       61: goto          75       64: aload_2       65: ldc           #7                  // String 月伴飛魚(yú)3       67: invokevirtual #5                  // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z       70: ifeq          75       73: iconst_2       74: istore_3       75: iload_3       76: tableswitch   { // 0 to 2                      0: 104                      1: 115                      2: 126                default: 137           }      104: getstatic     #8                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;      107: ldc           #4                  // String 月伴飛魚(yú)1      109: invokevirtual #9                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V      112: goto          145      115: getstatic     #8                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;      118: ldc           #6                  // String 月伴飛魚(yú)2      120: invokevirtual #9                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V      123: goto          145      126: getstatic     #8                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;      129: ldc           #7                  // String 月伴飛魚(yú)3      131: invokevirtual #9                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V      134: goto          145      137: getstatic     #8                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;      140: ldc           #10                 // String default      142: invokevirtual #9                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V      145: return }

先介紹一下下面會(huì)用到的字節(jié)碼指令

• invokevirtual：調(diào)用實(shí)例方法

• istore_0 將int類(lèi)型值存入局部變量0

• istore_1 將int類(lèi)型值存入局部變量1

• istore_2 將int類(lèi)型值存入局部變量2

• istore_3 將int類(lèi)型值存入局部變量3

• aload_0 從局部變量0中裝載引用類(lèi)型值

• aload_1 從局部變量1中裝載引用類(lèi)型值

• aload_2 從局部變量2中裝載引用類(lèi)型值

我們繼續(xù)看匯編代碼：

先看偏移為 8 的指令，調(diào)用了參數(shù)的 hashCode() 函數(shù)來(lái)獲取字符串 "月伴飛魚(yú)" 的哈希值。

8: invokevirtual #3                  // Method java/lang/String.hashCode:()I

接下來(lái)我們看偏移為 11 的指令處:

tableswitch 是跳轉(zhuǎn)引用列表， 如果值小于其中的最小值-768121881 或者大于其中的最大值-768121879，跳轉(zhuǎn)到 default  語(yǔ)句。

11: tableswitch   { // -768121881 to -768121879             -768121881: 36             -768121880: 50             -768121879: 64                default: 75           }

其中 -768121881 為鍵，36 為對(duì)應(yīng)的目標(biāo)語(yǔ)句偏移量。

hashCode 和 tableswitch  的鍵相等，則跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的目標(biāo)偏移量，"月伴飛魚(yú)"的哈希值806505866不在最小值-768121881和最大值-768121879之間，因此跳轉(zhuǎn)到  default 對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句行(即偏移量為 75 的指令處執(zhí)行)。

月伴飛魚(yú)的hash值計(jì)算：("月伴飛魚(yú)").hashCode();

從 36 到 75 行，根據(jù)哈希值相等跳轉(zhuǎn)到判斷是否相等的指令。

然后調(diào)用java.lang.String#equals判斷 switch 的字符串是否和對(duì)應(yīng)的 case 的字符串相等。

如果相等則分別根據(jù)第幾個(gè)條件得到條件的索引，然后每個(gè)索引對(duì)應(yīng)下一個(gè)指定的代碼行數(shù)。

繼續(xù)從偏移量75行往下看：

76: tableswitch   { // 0 to 2                0: 104                1: 115                2: 126          default: 137     }

default 語(yǔ)句對(duì)應(yīng) 137 行，打印 “default” 字符串，然后執(zhí)行 145 行 return 命令返回。

通過(guò) tableswitch 判斷執(zhí)行哪一行打印語(yǔ)句。

總結(jié)就是整個(gè)流程是先計(jì)算字符串參數(shù)的哈希值，判斷哈希值的范圍，然后哈希值相等再判斷對(duì)象是否相等，然后執(zhí)行對(duì)應(yīng)的代碼塊。

這種先判斷 hash 值是否相等(有可能是同一個(gè)對(duì)象/兩個(gè)對(duì)象有可能相等)，再通過(guò) equals 比較 對(duì)象是否相等 的做法，在 Java 的很多 JDK  源碼中和其他框架中也非常常見(jiàn)的。

分析空指針問(wèn)題

反匯編前言中的代碼：

public class Test {     public static void main(String[] args) {         String param = null;         switch (param) {             case "null":                 System.out.println("匹配null字符串");                 break;             default:                 System.out.println("進(jìn)入default");         }     } }

public class com.zhou.Test {   public com.zhou.Test();     Code:        0: aload_0        1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V        4: return    public static void main(java.lang.String[]);     Code:        0: aconst_null        1: astore_1        2: aload_1        3: astore_2        4: iconst_m1        5: istore_3        6: aload_2        7: invokevirtual #2                  // Method java/lang/String.hashCode:()I       10: lookupswitch  { // 1                3392903: 28                default: 39           }       28: aload_2       29: ldc           #3                  // String null       31: invokevirtual #4                  // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z       34: ifeq          39       37: iconst_0       38: istore_3       39: iload_3       40: lookupswitch  { // 1                      0: 60                default: 71           }       60: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;       63: ldc           #6                  // String 匹配null字符串       65: invokevirtual #7                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V       68: goto          79       71: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;       74: ldc           #8                  // String 進(jìn)入default       76: invokevirtual #7                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V       79: return }

可以猜測(cè)3392903 應(yīng)該是 "null" 字符串的哈希值。

10: lookupswitch  { // 1                3392903: 28                default: 39           }

我們可以打印其哈希值去印證:System.out.println(("null").hashCode());

總結(jié)整體流程：

String param = null; int hashCode = param.hashCode(); if(hashCode == ("null").hashCode() && param.equals("null")){  System.out.println("null");  }else{  System.out.println("default");  }

因此空指針的原因就一目了然了：調(diào)用了 null 對(duì)象的實(shí)例方法。

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