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Null安全 | Null-safety |
Java编程中最常见的问题是访问一个null成员引用，从而导致NullPointerException异常。 这个问题如此常见，正式因为几乎所有的Java对象，都是可以为空的。这个错误是如此常见， 以至于我们给它取了个缩略词：NPE。另外可以参看这个讲演："价值十亿美金的错误"
Kotlin的类型系统设计目标之一就是从我们的代码中，消灭NullPointerExcetpion。NPE产生的来源只有下面几种：
- 有人显式地抛出它(throw NullPointerException())
- 有人调用了Java代码，其中产生了NPE
- 数据不一致（比如一个构造函数中没有初始化的this被其他地方使用了）
在Kotlin中，类型系统区分那些可以为null的引用(可空引用)，以及那些不能的(非空引用)。 比如，String类的一个普通变量是不能为null的。 {% highlight java %} var a : String = "abc" a = null // 编译错误 {% endhighlight %}
如果需要允许null，必须声明类型为可空String，写做String?：
{% highlight java %} var b : String? = "abc" b = null // OK {% endhighlight %}
现在，你可以安全地调用a的方法，因为编译器已经保证它不可能抛出NPE： {% highlight java %} val l = a.length() {% endhighlight %}
但是如果你希望调用b的相同方法，就可能不安全了，所以编译器会报错： {% highlight java %} val l = b.length() // error: 变量'b'可能为null {% endhighlight %}
但是我们仍然需要调用这个方法，对吧？ 有下面几种办法可以做到这一点：
首先，你可以显式地检查b是不是null，并且根据不同情况分别处理： {% highlight java %} val l = if (b != null) b.length else -1 {% endhighlight %}
编译器会跟踪你检查后的信息，并允许你在if分支里调用b.length()。 更复杂的条件也支持： {% highlight java %} if (b != null && b.length() > 0) print("String of length ${b.length()}") else print("Empty String") {% endhighlight %}
注意这种方式只有当b是不可变(immutable)的时候才有效。即b是一个局部val变量或者成员val变量，其实际存储是不可覆盖的)。 因为如果不是这样的话，那么b的值可能在检查之后被修改为null
第二种选择是使用安全调用操作符，写做?.：
{% highlight java %}
b?.length()
{% endhighlight %}
这个操作符在b不是null时会返回b.length()，否则直接返回null。
这个表达式的类型是Int?。
安全调用在链式调用时非常方便。比如Bob是一个雇员(Employee)，属于一个部门(Department)，该部门有一个经理(Employee)， 那么我们若想得到Bob的部门经理的名称，可以如下调用： {% highlight java %} bob?.department?.head?.name {% endhighlight %}
这样的调用链在其中任何一步中遇到null时，会直接返回null。
当我们得到一个可空的引用r时，我们常常说“如果r不是null，使用它，否则使用一个非空的值x”： {% highlight java %} val l : Int = if (b!= null) b.length() else -1 {% endhighlight %}
除了可以用完整的if表达式，我们也可以用猫王操作符，写做?:：
{% highlight java %} val l = b?.length() ?: -1 {% endhighlight %}
如果?:左侧的表达式不是null，那么猫王操作符直接返回它，否则返回操作符右侧的表达式值。
注意操作符右侧的表达式只有在左侧为null时，才会去解析。
第三个选择是为那些NPE喜好者准备的。可以直接写b!!，这个表达式，如果b不是null，则返回b，
如果是null，则抛出NPE异常。
{% highlight java %}
val l = b!!.length()
{% endhighlight %}
所以，如果你想要NPE，我们就给你NPE，但是必须你主动显式地要求，而不会突然出现。
顺便提一下，!!是为了代码风格精简而添加的，并且之前是使用扩展函数在标准库中实现的，如下：
{% highlight java %}
inline fun T?.sure() : T =
if (this == null)
throw NullPointerException()
else
this
{% endhighlight %}
普通的类型转换(casts)可能会产生ClassCastException，如果转换的目标类和当前对象不匹配的话。
所以我们引入了安全转换符号as?，如果类型不匹配，则返回null。如下：
{% highlight java %}
val aInt : Int? = a as? Int
{% endhighlight %}
Effective Java第二版 J.Bloch 第38条：检查参数的有效性 第43条：返回空的数组或者集合，而不是null
Null对象设计模式 最早由B. Woolf提出。
在Java中，看诶在方法和参数上添加标注(当JSR-308通过时，也可以在类型上标注)， 这些标注可以使用第三方工具检查代码的Null安全性。比如IntelliJ IDEA支持@NotNull标注。
Scala推广使用选项类型(Option Type) 来控制缺少的值(即null)。这种方法会带来运行时的消耗，因为值需要包装在Option类的对象中，并且使用时的语法也稍显罗嗦。
**C#**拥有可空类型，其原理是将引用包裹进分配在栈上的值类型中，并且实际上并没有静态检查来避免调用null对象的方法。
Gosu的方法和我们差不多。