如何解決Switch報空指針異常

這篇文章給大家介紹如何解決Switch報空指針異常，內容非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

前幾天重新看 《阿里巴巴Java開發手冊》有一條這樣的規約：

出于好奇，打算研究一下!，強迫癥，沒辦法!

我們先用一個案例測試一下：

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("進入default");         }     } }

顯而易見，如果switch傳入空值，會拋空指針!

看到這，我們先可以思考下面幾個問題：

• switch 除了 String 還支持哪種類型?

• 為什么《阿里巴巴Java開發手冊》規定String類型參數要先進行 null 判斷?

• 為什么可能會拋出空指針異常?

下面開始對上面的問題進行分析

問題分析

首先參考官方文檔對swtich 語句相關描述。

翻譯如下：

switch 的表達式必須是 char, byte, short, int, Character, Byte, Short, Integer,  String, 或者 enum 類型，否則會發生編譯錯誤

同時switch 語句必須滿足以下條件，否則會出現編譯錯誤:

• 與 switch 語句關聯的每個 case 都必須和 switch 的表達式的類型一致;

• 如果 switch 表達式是枚舉類型，case 常量也必須是枚舉類型;

• 不允許同一個 switch 的兩個 case 常量的值相同;

• 和 switch 語句關聯的常量不能為 null ;

• 一個 switch 語句最多有一個 default 標簽。

翻譯如下：

switch 語句執行的時候，首先將執行 switch 的表達式。如果表達式為 null, 則會拋出 NullPointerException，整個  switch 語句的執行將被中斷。

另外從《Java虛擬機規范》這本書，我們可以學習到：

總結一下就是：

1.編譯器使用 tableswitch 和 lookupswitch 指令生成 switch 語句的編譯代碼。

2.Java 虛擬機的 tableswitch 和 lookupswitch 指令只能支持 int 類型的條件值。如果 swich  中使用其他類型的值，那么就必須轉化為 int 類型。

所以可以了解到空指針出現的根源在于：虛擬機為了實現 switch 的語法，將參數表達式轉換成 int。而這里的參數為 null，  從而造成了空指針異常。

下面對官方文檔的內容采用反匯編方式進一步分析下

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

下面開始硬貨!

反匯編看看

一個例子：

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

先介紹一下下面會用到的字節碼指令

• invokevirtual：調用實例方法

• istore_0 將int類型值存入局部變量0

• istore_1 將int類型值存入局部變量1

• istore_2 將int類型值存入局部變量2

• istore_3 將int類型值存入局部變量3

• aload_0 從局部變量0中裝載引用類型值

• aload_1 從局部變量1中裝載引用類型值

• aload_2 從局部變量2中裝載引用類型值

我們繼續看匯編代碼：

先看偏移為 8 的指令，調用了參數的 hashCode() 函數來獲取字符串 "月伴飛魚" 的哈希值。

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

接下來我們看偏移為 11 的指令處:

tableswitch 是跳轉引用列表， 如果值小于其中的最小值-768121881 或者大于其中的最大值-768121879，跳轉到 default  語句。

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

其中 -768121881 為鍵，36 為對應的目標語句偏移量。

hashCode 和 tableswitch  的鍵相等，則跳轉到對應的目標偏移量，"月伴飛魚"的哈希值806505866不在最小值-768121881和最大值-768121879之間，因此跳轉到  default 對應的語句行(即偏移量為 75 的指令處執行)。

月伴飛魚的hash值計算：("月伴飛魚").hashCode();

從 36 到 75 行，根據哈希值相等跳轉到判斷是否相等的指令。

然后調用java.lang.String#equals判斷 switch 的字符串是否和對應的 case 的字符串相等。

如果相等則分別根據第幾個條件得到條件的索引，然后每個索引對應下一個指定的代碼行數。

繼續從偏移量75行往下看：

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

default 語句對應 137 行，打印 “default” 字符串，然后執行 145 行 return 命令返回。

通過 tableswitch 判斷執行哪一行打印語句。

總結就是整個流程是先計算字符串參數的哈希值，判斷哈希值的范圍，然后哈希值相等再判斷對象是否相等，然后執行對應的代碼塊。

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

分析空指針問題

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 進入default       76: invokevirtual #7                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V       79: return }

可以猜測3392903 應該是 "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：調用了 null 對象的實例方法。

關于如何解決Switch報空指針異常就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。