Ошибка null pointer conversion

Эта простая статья скорее для начинающих разработчиков Java, хотя я нередко вижу и опытных коллег, которые беспомощно глядят на stack trace, сообщающий о NullPointerException (сокращённо NPE), и не могут сделать никаких выводов без отладчика. Разумеется, до NPE своё приложение лучше не доводить: вам помогут null-аннотации, валидация входных параметров и другие способы. Но когда пациент уже болен, надо его лечить, а не капать на мозги, что он ходил зимой без шапки.

Итак, вы узнали, что ваше приложение упало с NPE, и у вас есть только stack trace. Возможно, вам прислал его клиент, или вы сами увидели его в логах. Давайте посмотрим, какие выводы из него можно сделать.

NPE может произойти в трёх случаях:

1. Его кинули с помощью throw
2. Кто-то кинул null с помощью throw
3. Кто-то пытается обратиться по null-ссылке

Во втором и третьем случае message в объекте исключения всегда null, в первом может быть произвольным. К примеру, java.lang.System.setProperty кидает NPE с сообщением «key can’t be null», если вы передали в качестве key null. Если вы каждый входной параметр своих методов проверяете таким же образом и кидаете исключение с понятным сообщением, то вам остаток этой статьи не потребуется.

Обращение по null-ссылке может произойти в следующих случаях:

1. Вызов нестатического метода класса
2. Обращение (чтение или запись) к нестатическому полю
3. Обращение (чтение или запись) к элементу массива
4. Чтение length у массива
5. Неявный вызов метода valueOf при анбоксинге (unboxing)

Важно понимать, что эти случаи должны произойти именно в той строчке, на которой заканчивается stack trace, а не где-либо ещё.

Рассмотрим такой код:

 1: class Data {
 2:    private String val;
 3:    public Data(String val) {this.val = val;}
 4:    public String getValue() {return val;}
 5: }
 6:
 7: class Formatter {
 8:    public static String format(String value) {
 9:        return value.trim();
10:    }
11: }
12:
13: public class TestNPE {
14:    public static String handle(Formatter f, Data d) {
15:        return f.format(d.getValue());
16:    }
17: }

Откуда-то был вызван метод handle с какими-то параметрами, и вы получили:

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at TestNPE.handle(TestNPE.java:15)

В чём причина исключения — в f, d или d.val? Нетрудно заметить, что f в этой строке вообще не читается, так как метод format статический. Конечно, обращаться к статическому методу через экземпляр класса плохо, но такой код встречается (мог, например, появиться после рефакторинга). Так или иначе значение f не может быть причиной исключения. Если бы d был не null, а d.val — null, тогда бы исключение возникло уже внутри метода format (в девятой строчке). Аналогично проблема не могла быть внутри метода getValue, даже если бы он был сложнее. Раз исключение в пятнадцатой строчке, остаётся одна возможная причина: null в параметре d.

Вот другой пример:

 1: class Formatter {
 2:     public String format(String value) {
 3:         return "["+value+"]";
 4:     }
 5: }
 6: 
 7: public class TestNPE {
 8:     public static String handle(Formatter f, String s) {
 9:         if(s.isEmpty()) {
10:             return "(none)";
11:         }
12:         return f.format(s.trim());
13:     }
14: }

Снова вызываем метод handle и получаем

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
	at TestNPE.handle(TestNPE.java:12)

Теперь метод format нестатический, и f вполне может быть источником ошибки. Зато s не может быть ни под каким соусом: в девятой строке уже было обращение к s. Если бы s было null, исключение бы случилось в девятой строке. Просмотр логики кода перед исключением довольно часто помогает отбросить некоторые варианты.

С логикой, конечно, надо быть внимательным. Предположим, условие в девятой строчке было бы написано так:

if("".equals(s))

Теперь в самой строчке обращения к полям и методам s нету, а метод equals корректно обрабатывает null, возвращая false, поэтому в таком случае ошибку в двенадцатой строке мог вызвать как f, так и s. Анализируя вышестоящий код, уточняйте в документации или исходниках, как используемые методы и конструкции реагируют на null. Оператор конкатенации строк +, к примеру, никогда не вызывает NPE.

Вот такой код (здесь может играть роль версия Java, я использую Oracle JDK 1.7.0.45):

 1: import java.io.PrintWriter;
 2: 
 3: public class TestNPE {
 4:     public static void dump(PrintWriter pw, MyObject obj) {
 5:         pw.print(obj);
 6:     }
 7: }

Вызываем метод dump, получаем такое исключение:

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
	at java.io.PrintWriter.write(PrintWriter.java:473)
	at java.io.PrintWriter.print(PrintWriter.java:617)
	at TestNPE.dump(TestNPE.java:5)

В параметре pw не может быть null, иначе нам не удалось бы войти в метод print. Возможно, null в obj? Легко проверить, что pw.print(null) выводит строку «null» без всяких исключений. Пойдём с конца. Исключение случилось здесь:

472: public void write(String s) {
473:     write(s, 0, s.length());
474: }

В строке 473 возможна только одна причина NPE: обращение к методу length строки s. Значит, s содержит null. Как так могло получиться? Поднимемся по стеку выше:

616: public void print(Object obj) {
617:     write(String.valueOf(obj));
618: }

В метод write передаётся результат вызова метода String.valueOf. В каком случае он может вернуть null?

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

Единственный возможный вариант — obj не null, но obj.toString() вернул null. Значит, ошибку надо искать в переопределённом методе toString() нашего объекта MyObject. Заметьте, в stack trace MyObject вообще не фигурировал, но проблема именно там. Такой несложный анализ может сэкономить кучу времени на попытки воспроизвести ситуацию в отладчике.

Не стоит забывать и про коварный автобоксинг. Пусть у нас такой код:

 1: public class TestNPE {
 2:     public static int getCount(MyContainer obj) {
 3:         return obj.getCount();
 4:     }
 5: }

И такое исключение:

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
	at TestNPE.getCount(TestNPE.java:3)

На первый взгляд единственный вариант — это null в параметре obj. Но следует взглянуть на класс MyContainer:

import java.util.List;

public class MyContainer {
    List<String> elements;
    
    public MyContainer(List<String> elements) {
        this.elements = elements;
    }
    
    public Integer getCount() {
        return elements == null ? null : elements.size();
    }
}

Мы видим, что getCount() возвращает Integer, который автоматически превращается в int именно в третьей строке TestNPE.java, а значит, если getCount() вернул null, произойдёт именно такое исключение, которое мы видим. Обнаружив класс, подобный классу MyContainer, посмотрите в истории системы контроля версий, кто его автор, и насыпьте ему крошек под одеяло.

Помните, что если метод принимает параметр int, а вы передаёте Integer null, то анбоксинг случится до вызова метода, поэтому NPE будет указывать на строку с вызовом.

В заключение хочется пожелать пореже запускать отладчик: после некоторой тренировки анализ кода в голове нередко выполняется быстрее, чем воспроизведение трудноуловимой ситуации.

Question: What causes a NullPointerException (NPE)?

As you should know, Java types are divided into primitive types (boolean, int, etc.) and reference types. Reference types in Java allow you to use the special value null which is the Java way of saying «no object».

A NullPointerException is thrown at runtime whenever your program attempts to use a null as if it was a real reference. For example, if you write this:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String foo = null;
        int length = foo.length();   // HERE
    }
}

the statement labeled «HERE» is going to attempt to run the length() method on a null reference, and this will throw a NullPointerException.

There are many ways that you could use a null value that will result in a NullPointerException. In fact, the only things that you can do with a null without causing an NPE are:

• assign it to a reference variable or read it from a reference variable,
• assign it to an array element or read it from an array element (provided that array reference itself is non-null!),
• pass it as a parameter or return it as a result, or
• test it using the == or != operators, or instanceof.

Question: How do I read the NPE stacktrace?

Suppose that I compile and run the program above:

$ javac Test.java 
$ java Test
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at Test.main(Test.java:4)
$

First observation: the compilation succeeds! The problem in the program is NOT a compilation error. It is a runtime error. (Some IDEs may warn your program will always throw an exception … but the standard javac compiler doesn’t.)

Second observation: when I run the program, it outputs two lines of «gobbledy-gook». WRONG!! That’s not gobbledy-gook. It is a stacktrace … and it provides vital information that will help you track down the error in your code if you take the time to read it carefully.

So let’s look at what it says:

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

The first line of the stack trace tells you a number of things:

• It tells you the name of the Java thread in which the exception was thrown. For a simple program with one thread (like this one), it will be «main». Let’s move on …
• It tells you the full name of the exception that was thrown; i.e. java.lang.NullPointerException.
• If the exception has an associated error message, that will be output after the exception name. NullPointerException is unusual in this respect, because it rarely has an error message.

The second line is the most important one in diagnosing an NPE.

at Test.main(Test.java:4)

This tells us a number of things:

• «at Test.main» says that we were in the main method of the Test class.
• «Test.java:4» gives the source filename of the class, AND it tells us that the statement where this occurred is in line 4 of the file.

If you count the lines in the file above, line 4 is the one that I labeled with the «HERE» comment.

Note that in a more complicated example, there will be lots of lines in the NPE stack trace. But you can be sure that the second line (the first «at» line) will tell you where the NPE was thrown¹.

In short, the stack trace will tell us unambiguously which statement of the program has thrown the NPE.

See also: What is a stack trace, and how can I use it to debug my application errors?

^{1 — Not quite true. There are things called nested exceptions…}

Question: How do I track down the cause of the NPE exception in my code?

This is the hard part. The short answer is to apply logical inference to the evidence provided by the stack trace, the source code, and the relevant API documentation.

Let’s illustrate with the simple example (above) first. We start by looking at the line that the stack trace has told us is where the NPE happened:

int length = foo.length(); // HERE

How can that throw an NPE?

In fact, there is only one way: it can only happen if foo has the value null. We then try to run the length() method on null and… BANG!

But (I hear you say) what if the NPE was thrown inside the length() method call?

Well, if that happened, the stack trace would look different. The first «at» line would say that the exception was thrown in some line in the java.lang.String class and line 4 of Test.java would be the second «at» line.

So where did that null come from? In this case, it is obvious, and it is obvious what we need to do to fix it. (Assign a non-null value to foo.)

OK, so let’s try a slightly more tricky example. This will require some logical deduction.

public class Test {

    private static String[] foo = new String[2];

    private static int test(String[] bar, int pos) {
        return bar[pos].length();
    }

    public static void main(String[] args) {
        int length = test(foo, 1);
    }
}

$ javac Test.java 
$ java Test
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at Test.test(Test.java:6)
    at Test.main(Test.java:10)
$ 

So now we have two «at» lines. The first one is for this line:

return args[pos].length();

and the second one is for this line:

int length = test(foo, 1);
    

Looking at the first line, how could that throw an NPE? There are two ways:

• If the value of bar is null then bar[pos] will throw an NPE.
• If the value of bar[pos] is null then calling length() on it will throw an NPE.

Next, we need to figure out which of those scenarios explains what is actually happening. We will start by exploring the first one:

Where does bar come from? It is a parameter to the test method call, and if we look at how test was called, we can see that it comes from the foo static variable. In addition, we can see clearly that we initialized foo to a non-null value. That is sufficient to tentatively dismiss this explanation. (In theory, something else could change foo to null … but that is not happening here.)

So what about our second scenario? Well, we can see that pos is 1, so that means that foo[1] must be null. Is this possible?

Indeed it is! And that is the problem. When we initialize like this:

private static String[] foo = new String[2];

we allocate a String[] with two elements that are initialized to null. After that, we have not changed the contents of foo … so foo[1] will still be null.

What about on Android?

On Android, tracking down the immediate cause of an NPE is a bit simpler. The exception message will typically tell you the (compile time) type of the null reference you are using and the method you were attempting to call when the NPE was thrown. This simplifies the process of pinpointing the immediate cause.

But on the flipside, Android has some common platform-specific causes for NPEs. A very common is when getViewById unexpectedly returns a null. My advice would be to search for Q&As about the cause of the unexpected null return value.

Довольно часто при разработке на Java программисты сталкиваются с NullPointerException, появляющимся в самых неожиданных местах. В этой статье мы разберёмся, как это исправить и как стараться избегать появления NPE в будущем.

NullPointerException (оно же NPE) это исключение, которое выбрасывается каждый раз, когда вы обращаетесь к методу или полю объекта по ссылке, которая равна null. Разберём простой пример:

Integer n1 = null;
System.out.println(n1.toString());

Здесь на первой строке мы объявили переменную типа Integer и присвоили ей значение null (то есть переменная не указывает ни на какой существующий объект).
На второй строке мы обращаемся к методу toString переменной n1. Так как переменная равна null, метод не может выполниться (переменная не указывает ни на какой реальный объект), генерируется исключение NullPointerException:

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
	at ru.javalessons.errors.NPEExample.main(NPEExample.java:6)

Как исправить NullPointerException

В нашем простейшем примере мы можем исправить NPE, присвоив переменной n1 какой-либо объект (то есть не null):

Integer n1 = 16;
System.out.println(n1.toString());

Теперь не будет исключения при доступе к методу toString и наша программа отработает корректно.

Если ваша программа упала из-за исключение NullPointerException (или вы перехватили его где-либо), вам нужно определить по стектрейсу, какая строка исходного кода стала причиной появления этого исключения. Иногда причина локализуется и исправляется очень быстро, в нетривиальных случаях вам нужно определять, где ранее по коду присваивается значение null.

Иногда вам требуется использовать отладку и пошагово проходить программу, чтобы определить источник NPE.

Как избегать исключения NullPointerException

Существует множество техник и инструментов для того, чтобы избегать появления NullPointerException. Рассмотрим наиболее популярные из них.

Проверяйте на null все объекты, которые создаются не вами

Если объект создаётся не вами, иногда его стоит проверять на null, чтобы избегать ситуаций с NullPinterException. Здесь главное определить для себя рамки, в которых объект считается «корректным» и ещё «некорректным» (то есть невалидированным).

Не верьте входящим данным

Если вы получаете на вход данные из чужого источника (ответ из какого-то внешнего сервиса, чтение из файла, ввод данных пользователем), не верьте этим данным. Этот принцип применяется более широко, чем просто выявление ошибок NPE, но выявлять NPE на этом этапе можно и нужно. Проверяйте объекты на null. В более широком смысле проверяйте данные на корректность, и консистентность.

Возвращайте существующие объекты, а не null

Если вы создаёте метод, который возвращает коллекцию объектов – не возвращайте null, возвращайте пустую коллекцию. Если вы возвращаете один объект – иногда удобно пользоваться классом Optional (появился в Java 8).

Заключение

В этой статье мы рассказали, как исправлять ситуации с NullPointerException и как эффективно предотвращать такие ситуации при разработке программ.

В этом посте я покажу наглядный пример того, как исправить ошибку исключения Null Pointer (java.lang.nullpointerexception). В Java особое значение null может быть назначено для ссылки на объект и означает, что объект в данный момент указывает неизвестную область данных.

NullPointerException появляется, если программа обращается или получает доступ к объекту, а ссылка на него равна нулю (null).

Это исключение возникает следующих случаях:

• Вызов метода из объекта значения null.
• Доступ или изменение объекта поля null.
• Принимает длину null(если бы это был массив Java).
• Доступ или изменение ячеек объекта null.
• Показывает «0», значение Throwable.
• При попытке синхронизации по нулевому объекту.

NullPointerException является RuntimeException, и, таким образом, компилятор Javac не заставляет вас использовать блок try-catch для соответствующей обработки.

Как уже упоминалось, null – это специальное значение, используемое в Java. Это чрезвычайно полезно при кодировании некоторых шаблонов проектирования, таких как Null Object pattern и шаблон Singleton pattern.

Шаблон Singleton обеспечивает создание только одного экземпляра класса, а также направлен на предоставление глобального доступа к объекту.

Например, простой способ создания не более одного экземпляра класса – объявить все его конструкторы как частные, а затем создать открытый метод, который возвращает уникальный экземпляр класса:

import java.util.UUID;

class Singleton {

     private static Singleton single = null;
     private String ID = null;

     private Singleton() {
          /* Make it private, in order to prevent the creation of new instances of
           * the Singleton class. */

          ID = UUID.randomUUID().toString(); // Create a random ID.
     }

     public static Singleton getInstance() {
          if (single == null)
               single = new Singleton();

          return single;
     }

     public String getID() {
          return this.ID;
     }
}

public class TestSingleton {
     public static void main(String[] args) {
          Singleton s = Singleton.getInstance();
          System.out.println(s.getID());
     }
}

В этом примере мы объявляем статический экземпляр класса Singleton. Этот экземпляр инициализируется не более одного раза внутри метода getInstance.

Обратите внимание на использование нулевого значения, которое разрешает создание уникального экземпляра.

Как избежать исключения Null Pointer

Чтобы решить и избежать исключения NullPointerException, убедитесь, что все ваши объекты инициализированы должным образом, прежде чем использовать их.

Когда вы объявляете ссылочную переменную, вы должны создать указатель на объект и убедиться, что указатель не является нулевым, прежде чем запрашивать метод или поле у ​​объекта.

Кроме того, если выдается исключение, используйте информацию, находящуюся в трассировке стека исключения. Трассировка стека выполнения обеспечивается JVM, чтобы включить отладку. Найдите метод и строку, в которой было обнаружено исключение, а затем выясните, какая ссылка равна нулю в этой конкретной строке.

Опишем некоторые методы, которые имеют дело с вышеупомянутым исключением. Однако они не устраняют проблему, и программист всегда должен быть осторожен.

1. Сравнение строк с литералами

Очень распространенный случай, выполнения программы включает сравнение между строковой переменной и литералом. Литерал может быть строкой или элементом Enum.

Вместо того, чтобы вызывать метод из нулевого объекта, рассмотрите возможность вызова его из литерала. Например:

String str = null;
if(str.equals("Test")) {
     /* The code here will not be reached, as an exception will be thrown. */
}

Приведенный выше фрагмент кода вызовет исключение NullPointerException. Однако, если мы вызываем метод из литерала, поток выполнения продолжается нормально:

String str = null;
if("Test".equals(str)) {
     /* Correct use case. No exception will be thrown. */
}

1. Проверка аргументов метода

Перед выполнением вашего собственного метода обязательно проверьте его аргументы на наличие нулевых значений.

В противном случае вы можете вызвать исключение IllegalArgumentException.

Например:

public static int getLength(String s) {
     if (s == null)
          throw new IllegalArgumentException("The argument cannot be null");

     return s.length();
}

1. Предпочтение метода String.valueOf() вместо of toString()

Когда код вашей программы требует строковое представление объекта, избегайте использования метода toString объекта. Если ссылка вашего объекта равна нулю, генерируется исключение NullPointerException.

Вместо этого рассмотрите возможность использования статического метода String.valueOf, который не выдает никаких исключений и «ноль», если аргумент функции равен нулю.

1. Используйте Ternary Operator

Ternary Operator – может быть очень полезным. Оператор имеет вид:

boolean expression ? value1 : value2;

Сначала вычисляется логическое выражение. Если выражение true, то возвращается значение1, в противном случае возвращается значение2. Мы можем использовать Ternary Operator для обработки нулевых указателей следующим образом:

String message = (str == null) ? "" : str.substring(0, 10);

Переменная message будет пустой, если ссылка str равна нулю. В противном случае, если str указывает на фактические данные, в сообщении будут первые 10 символов.

1. создайте методы, которые возвращают пустые коллекции вместо нуля.

Очень хорошая техника – создавать методы, которые возвращают пустую коллекцию вместо нулевого значения. Код вашего приложения может перебирать пустую коллекцию и использовать ее методы и поля. Например:

public class Example {
     private static List<Integer> numbers = null;

     public static List<Integer> getList() {
          if (numbers == null)
               return Collections.emptyList();
          else
               return numbers;
     }
}

1. Воспользуйтесь классом Apache’s StringUtils.

Apache’s Commons Lang – это библиотека, которая предоставляет вспомогательные утилиты для API java.lang, такие как методы манипулирования строками.

Примером класса, который обеспечивает манипулирование String, является StringUtils.java, который спокойно обрабатывает входные строки с нулевым значением.

Вы можете воспользоваться методами: StringUtils.isNotEmpty, StringUtils.IsEmpty и StringUtils.equals, чтобы избежать NullPointerException. Например:

if (StringUtils.isNotEmpty(str)) {
     System.out.println(str.toString());
}

1. Используйте методы: contains(), containsKey(), containsValue()

Если в коде вашего приложения используется Maps, рассмотрите возможность использования методов contains, containsKey и containsValue. Например, получить значение определенного ключа после того, как вы проверили его существование на карте:

Map<String, String> map = …
…
String key = …
String value = map.get(key);
System.out.println(value.toString()); // An exception will be thrown, if the value is null.

System.out.println(value.toString()); // В приведенном выше фрагменте мы не проверяем, существует ли на самом деле ключ внутри карты, и поэтому возвращаемое значение может быть нулевым. Самый безопасный способ следующий:

Map<String, String> map = …
…
String key = …
if(map.containsKey(key)) {
     String value = map.get(key);
     System.out.println(value.toString()); // No exception will be thrown.
}

1. Проверьте возвращаемое значение внешних методов

На практике очень часто используются внешние библиотеки. Эти библиотеки содержат методы, которые возвращают ссылку. Убедитесь, что возвращаемая ссылка не пуста.

1. Используйте Утверждения

Утверждения очень полезны при тестировании вашего кода и могут использоваться, чтобы избежать выполнения фрагментов кода. Утверждения Java реализуются с помощью ключевого слова assert и выдают AssertionError.

Обратите внимание, что вы должны включить флажок подтверждения JVM, выполнив его с аргументом -ea. В противном случае утверждения будут полностью проигнорированы.

Примером использования утверждений Java является такая версия кода:

public static int getLength(String s) {
     /* Ensure that the String is not null. */
     assert (s != null);

     return s.length();
}

Если вы выполните приведенный выше фрагмент кода и передадите пустой аргумент getLength, появится следующее сообщение об ошибке:
Exception in thread "main" java.lang.AssertionError
Также вы можете использовать класс Assert предоставленный средой тестирования jUnit.

1. Модульные тесты

Модульные тесты могут быть чрезвычайно полезны при тестировании функциональности и правильности вашего кода. Уделите некоторое время написанию пары тестовых примеров, которые подтверждают, что исключение NullPointerException не возникает.

Существующие безопасные методы NullPointerException

Доступ к статическим членам или методам класса

Когда ваш вы пытаетесь получить доступ к статической переменной или методу класса, даже если ссылка на объект равна нулю, JVM не выдает исключение.

Это связано с тем, что компилятор Java хранит статические методы и поля в специальном месте во время процедуры компиляции. Статические поля и методы связаны не с объектами, а с именем класса.

class SampleClass {

     public static void printMessage() {
          System.out.println("Hello from Java Code Geeks!");
     }
}

public class TestStatic {
     public static void main(String[] args) {
          SampleClass sc = null;
          sc.printMessage();
     }
}

Несмотря на тот факт, что экземпляр SampleClass равен нулю, метод будет выполнен правильно. Однако, когда речь идет о статических методах или полях, лучше обращаться к ним статическим способом, например, SampleClass.printMessage ().

Оператор instanceof

Оператор instanceof может использоваться, даже если ссылка на объект равна нулю.

Оператор instanceof возвращает false, когда ссылка равна нулю.

String str = null;
if(str instanceof String)
     System.out.println("It's an instance of the String class!");
else
     System.out.println("Not an instance of the String class!");

В результате, как и ожидалось:

Not an instance of the String class!

Смотрите видео, чтобы стало понятнее.

Java NullPointerException (NPE) is an unchecked exception and extends RuntimeException. NullPointerException doesn’t force us to use a try-catch block to handle it.

NullPointerException has been very much a nightmare for most Java developers. It usually pop up when we least expect them.

I have also spent a lot of time while looking for reasons and the best approaches to handle null issues. I will be writing here some of the best practices followed industry-wise, sharing some expert talks and my own learning over time.

1. Why NullPointerException Occur in the Code?

NullPointerException is a runtime condition where we try to access or modify an object which has not been initialized yet. It essentially means that the object’s reference variable is not pointing anywhere and refers to nothing or ‘null’.

In the given example, String s has been declared but not initialized. When we try to access it in the next statement s.toString(), we get the NullPointerException.

package com.howtodoinjava.demo.npe;

public class SampleNPE
{
   public static void main(String[] args)
   {
      String s = null;
      System.out.println( s.toString() );   // 's' is un-initialized and is null
   }
}

2. Common Places Where NPEs Occur?

Well, NullPointerException can occur anywhere in the code for various reasons but I have prepared a list of the most frequent places based on my experience.

1. Invoking methods on an object which is not initialized
2. Parameters passed in a method are null
3. Calling toString() method on object which is null
4. Comparing object properties in if block without checking null equality
5. Incorrect configuration for frameworks like Spring which works on dependency injection
6. Using synchronized on an object which is null
7. Chained statements i.e. multiple method calls in a single statement

This is not an exhaustive list. There are several other places and reasons also. If you can recall any such other, please leave a comment. it will help others also.

3. Best Ways to Avoid NullPointerException

3.1. Use Ternary Operator

Ternary operator results in the value on the left-hand side if not null else right-hand side is evaluated. It has syntax like :

boolean expression ? value1 : value2;

If the expression is evaluated as true then the entire expression returns value1 otherwise value2.

It is more like an if-else construct but it is more effective and expressive. To prevent NullPointerException (NPE), use this operator like the below code:

String str = (param == null) ? "NA" : param;

3.2. Use Apache Commons StringUtils for String Operations

Apache Commons Lang is a collection of several utility classes for various kinds of operation. One of them is StringUtils.java.

Use the following methods for better handling the strings in your code.

• StringUtils.isNotEmpty()
• StringUtils. IsEmpty()
• StringUtils.equals()

if (StringUtils.isNotEmpty(obj.getvalue())){
    String s = obj.getvalue();
    ....
}

3.3. Fail Fast Method Arguments

We should always do the method input validation at the beginning of the method so that the rest of the code does not have to deal with the possibility of incorrect input.

Therefore if someone passes in a null as the method argument, things will break early in the execution lifecycle rather than in some deeper location where the root problem will be rather difficult to identify.

Aiming for fail-fast behavior is a good choice in most situations.

3.4. Consider Primitives instead of Objects

A null problem occurs where object references point to nothing. So it is always safe to use primitives. Consider using primitives as necessary because they do not suffer from null references.

All primitives have some default value assigned to them so be careful.

3.5. Carefully Consider Chained Method Calls

While chained statements are nice to look at in the code, they are not NPE friendly.

A single statement spread over several lines will give you the line number of the first line in the stack trace regardless of where it occurs.

ref.method1().method2().method3().methods4();

These kind of chained statement will print only “NullPointerException occurred in line number xyz”. It really is hard to debug such code. Avoid such calls if possible.

3.6. Use valueOf() in place of toString()

If we have to print the string representation of any object, then consider not using toString() method. This is a very soft target for NPE.

Instead use String.valueOf(object). Even if the object is null in this case, it will not give an exception and will print ‘null‘ to the output stream.

3.7. Avoid Returning null from Methods

An awesome tip to avoid NPE is to return empty strings or empty collections rather than null. Java 8 Optionals are a great alternative here.

Do this consistently across your application. You will note that a bucket load of null checks becomes unneeded if you do so.

List<string> data = null;
 
@SuppressWarnings("unchecked")
public List getDataDemo()
{
   if(data == null)
      return Collections.EMPTY_LIST; //Returns unmodifiable list
   return data;
}

Users of the above method, even if they missed the null check, will not see the ugly NPE.

3.8. Discourage Passing of null as Method Arguments

I have seen some method declarations where the method expects two or more parameters. If one parameter is passed as null, then also method works in a different manner. Avoid this.

Instead, we should define two methods; one with a single parameter and the second with two parameters.

Make parameters passing mandatory. This helps a lot when writing application logic inside methods because you are sure that method parameters will not be null; so you don’t put unnecessary assumptions and assertions.

3.9. Call equals() on ‘Safe’ Non-null Stringd

Instead of writing the below code for string comparison

if (param.equals("check me")) {
 // some code
}

write the above code like given below example. This will not cause in NPE even if param is passed as null.

if ("check me".equals(param)) {
 // some code
}

4. NullPointerException Safe Operations

4.1. instanceof Operator

The instanceof operator is NPE safe. So, instanceof null always returns false.

This operator does not cause a NullPointerException. You can eliminate messy conditional code if you remember this fact.

// Unnecessary code
if (data != null && data instanceof InterestingData) {
}
 
// Less code. Better!!
if (data instanceof InterestingData) {
}

4.2. Accessing static Members of a Class

If you are dealing with static variables or static methods then you won’t get a null pointer exception even if you have your reference variable pointing to null because static variables and method calls are bonded during compile time based on the class name and not associated with the object.

MyObject obj = null;
String attrib = obj.staticAttribute; 

//no NullPointerException because staticAttribute is static variable defined in class MyObject

Please let me know if you know some more such language constructs which do not fail when null is encountered.

5. What if we must allow NullPointerException in Some Places

Joshua bloch in effective java says that “Arguably, all erroneous method invocations boil down to an illegal argument or illegal state, but other exceptions are standardly used for certain kinds of illegal arguments and states. If a caller passes null in some parameter for which null values are prohibited, convention dictates that NullPointerException be thrown rather than IllegalArgumentException.”

So if you must allow NullPointerException in some places in your code then make sure you make them more informative than they usually are.

Take a look at the below example:

package com.howtodoinjava.demo.npe;
 
public class SampleNPE {
   public static void main(String[] args) {
      // call one method at a time
      doSomething(null);
      doSomethingElse(null);
   }
 
   private static String doSomething(final String param) {
      System.out.println(param.toString());
      return "I am done !!";
   }
 
   private static String doSomethingElse(final String param) {
      if (param == null) {
         throw new NullPointerException(
               " :: Parameter 'param' was null inside method 'doSomething'.");
      }
      System.out.println(param.toString());
      return "I am done !!";
   }
}

Output of both method calls is this:

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
 at com.howtodoinjava.demo.npe.SampleNPE.doSomething(SampleNPE.java:14)
 at com.howtodoinjava.demo.npe.SampleNPE.main(SampleNPE.java:8)
 
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException:  :: Parameter 'param' was null inside method 'doSomething'.
 at com.howtodoinjava.demo.npe.SampleNPE.doSomethingElse(SampleNPE.java:21)
 at com.howtodoinjava.demo.npe.SampleNPE.main(SampleNPE.java:8)

Clearly, the second stack trace is more informative and makes debugging easy. Use this in the future.

I am done with my experience around NullPointerException. If you know other points around the topic, please share with all of us !!

Happy Learning !!

1. Что такое NullPointerException в Java?
2. Обработка класса NullPointerException в Java
3. Обработка класса NullPointerException в Java
4. Встречи с NullPointerException в аргументах командной строки в Java

В этом руководстве рассказывается об исключении нулевого указателя Java и о том, как с ним справиться. Мы включили несколько примеров программ, которым вы можете следовать.

В Java значение по умолчанию для любой ссылочной переменной — это нулевое значение, указывающее на ячейку памяти, но не имеющее связанного значения. Когда программист пытается выполнить какую-либо операцию с этой ссылочной переменной, он генерирует исключение нулевого указателя из-за нулевых условий.

Это сценарий, в котором может возникнуть это исключение, но это исключение чаще всего встречается в Java, что нарушает код и приводит к ненормальным потокам выполнения. Следующие пункты могут вызвать NullPointerException в Java-коде:

• Вызов метода экземпляра нулевого объекта.
• Изменение поля нулевого объекта.
• Обработка длины нуля, как если бы это был массив.

Для обработки этого исключения Java предоставляет класс NullPointerException, расположенный в пакете java.lang. Мы можем использовать этот класс в блоке catch, чтобы указать тип исключения, а затем перехватить его, чтобы избежать нарушения кода.

Что такое NullPointerException в Java?

Самый простой пример для понимания класса NullPointerException — это создание string объекта, а затем применение такого метода, как toUpperCase(), для преобразования строки в верхний регистр. Посмотрите на пример ниже и обратите внимание, что он вызывает исключение, потому что объект string пуст:

public class SimpleTesting{
    static String str;
    public static void main(String[] args) {
        String newStr = str.toUpperCase();
        System.out.println(newStr);
    }
}

Выход:

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

Обработка класса NullPointerException в Java

Для обработки исключений Java предоставляет блок try-catch. Здесь мы можем использовать эти блоки, чтобы поймать NullPointerException и избежать аварийного завершения программы. Посмотрите пример ниже:

public class SimpleTesting{
    static String str;
    public static void main(String[] args) {
        try {
            String newStr = str.toUpperCase();
            System.out.println(newStr);
        }catch(NullPointerException e) {
            System.out.println("Null Pointer: "+e.getMessage());
        }
    }
}

Выход:

Обработка класса NullPointerException в Java

Если вы уже знаете о пустой ссылке, вы можете использовать блок if-else для проверки переменной перед применением любой операции. Этот метод — отличное решение, но он работает только в том случае, если вы заранее знаете нулевую ссылку. Смотрите код здесь:

public class SimpleTesting{
    static String str;
     public static void main(String[] args) {
        if(str != null) {
            String newStr = str.toUpperCase();
            System.out.println(newStr);
        }else 
            System.out.println("String is null");
    }
}

Выход:

Встречи с NullPointerException в аргументах командной строки в Java

Это еще один сценарий, при котором может возникнуть исключение нулевого указателя. Массив args[] метода main() содержит аргументы командной строки, и если во время выполнения аргумент не указан, то он указывает на пустую ссылку. Получение его длины вернет NullPointerException. См. Пример ниже:

public class SimpleTesting{
    static String[] arr;
    public static void main(String[] args) {
        int length = arr.length;
        System.out.println("Array length : "+length);
    }
}

Выход:

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException