11 | 空值处理：分不清楚的null和恼人的空指针

修复和定位恼人的空指针问题

NullPointerException 是 Java 代码中最常见的异常，最可能出现的场景归为以下5 种：

1. 参数值是 Integer 等包装类型，使用时因为自动拆箱出现了空指针异常；
2. 字符串比较出现空指针异常；
3. 诸如 ConcurrentHashMap 这样的容器不支持 Key 和 Value 为 null，强行 put null 的Key 或 Value 会出现空指针异常；
4. A 对象包含了 B，在通过 A 对象的字段获得 B 之后，没有对字段判空就级联调用 B 的方法出现空指针异常；
5. 方法或远程服务返回的 List 不是空而是 null，没有进行判空就直接调用 List 的方法出现空指针异常。

有时候线上的空指针异常是很难排查的，因为是不能打断点的，往往是将代码进行拆分，或者添加日志。
可以考虑使用Arthas 简单易用功能强大，可以定位出大多数的 Java 生产问题。
如果是分支复杂的业务逻辑，你需要再借助 stack 命令来查看 wrongMethod 方法的调用栈，并配合 watch 命令查看各方法的入参，就可以很方便地定位到空指针的根源了
**定位到空指针异常后，我们需要探讨这是入参问题还是bug **:
如果是来源于入参，还要进一步分析入参是否合理等；
如果是来源于 Bug，那空指针不一定是纯粹的程序 Bug，可能还涉及业务属性和接口调用规范等。

修复方式，一般都是使用else-if，我们也可以使用 Java 8 的 Optional 类。
使用判空方式或 Optional 方式来避免出现空指针异常，不一定是解决问题的最好方式，空指针没出现可能隐藏了更深的 Bug。
解决空指针异常，还是要真正 case by case 地定位分析案例，然后再去做判空处理，而处理时也并不只是判断非空然后进行正常业务流程这么简单，同样需要考虑为空的时候是应该出异常、设默认值还是记录日志等

POJO 中属性的 null 到底代表了什么？

需要考虑：

1. DTO 中字段的 null 到底意味着什么？是客户端没有传给我们这个信息吗？
2. 既然空指针问题很讨厌，那么 DTO 中的字段要设置默认值么？
3. 如果数据库实体中的字段有 null，那么通过数据访问框架保存数据是否会覆盖数据库中的既有数据？

User 的 POJO，同时扮演 DTO 和数据库 Entity 角色，包含用户 ID、姓名、昵称、年龄、注册时间等属性：

@Data
@Entity
public class User {
  @Id
  @GeneratedValue(strategy = IDENTITY)
  private Long id;
  private String name;
  private String nickname;
  private Integer age;
  private Date createDate = new Date();
}

有一个 Post 接口用于更新用户数据，根据用户姓名自动设置一个昵称，昵称的规则是“用户类型 + 姓名”

@Autowired
private UserRepository userRepository;
@PostMapping("wrong")
public User wrong(@RequestBody User user) {
  user.setNickname(String.format("guest%s", user.getName()));
  return userRepository.save(user);
}
@Repository
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {}

数据库中初始化一个用户，age=36、name=zhuye、create_date=2020 年 1 月4 日、nickname 是 NULL：

1. 调用方只希望重置用户名，但 age 也被设置为了 null；
2. nickname 是用户类型加姓名，name 重置为 null 的话，访客用户的昵称应该是guest，而不是 guestnull，重现了文首提到的那个笑点；
3. 用户的创建时间原来是 1 月 4 日，更新了用户信息后变为了 1 月 5 日。

原因：

1. 明确 DTO 种 null 的含义。对于 JSON 到 DTO 的反序列化过程，null 的表达是有歧义的，客户端不传某个属性，或者传 null，这个属性在 DTO 中都是 null。
2. POJO 中的字段有默认值。如果客户端不传值，就会赋值为默认值，导致创建时间也被更新到了数据库中。
3. 注意字符串格式化时可能会把 null 值格式化为 null 字符串。比如上面的 guestnull
4. DTO 和 Entity 共用了一个 POJO。
5. 数据库字段允许保存 null，会进一步增加出错的可能性和复杂度。

解决：DTO 和 Entity 进行拆分

1. UserDto 中只保留 id、name 和 age 三个属性，且 name 和 age 使用 Optional 来包装，以区分客户端不传数据还是故意传 null。
2. 在 UserEntity 的字段上使用 @Column 注解，把数据库字段 name、nickname、age和 createDate 都设置为 NOT NULL，并设置 createDate 的默认值为CURRENT_TIMESTAMP，由数据库来生成创建时间。
3. 使用 Hibernate 的 @DynamicUpdate 注解实现更新 SQL 的动态生成，实现只更新修改后的字段，不过需要先查询一次实体，让 Hibernate 可以“跟踪”实体属性的当前状态，以确保有效。

@Data
public class UserDto {
  private Long id;
  private Optional<String> name;
  private Optional<Integer> age;
}
@Data
@Entity
@DynamicUpdate
public class UserEntity {
  @Id
  @GeneratedValue(strategy = IDENTITY)
  private Long id;
  @Column(nullable = false)
  private String name;
  @Column(nullable = false)
  private String nickname;
  @Column(nullable = false)
  private Integer age;
  @Column(nullable = false, columnDefinition = "TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIM
  private Date createDate;
}

小心 MySQL 中有关 NULL 的三个坑

NULL 字段，和你着重说明 sum 函数、count 函数，以及 NULL 值条件可能踩的坑。

@Entity
@Data
public class User {
  @Id
  @GeneratedValue(strategy = IDENTITY)
  private Long id;
  private Long score;
}

往实体初始化一条数据，其 id 是自增列自动设置的 1，score 是NULL

可能出现的坑：

1. 通过 sum 函数统计一个只有 NULL 值的列的总和，比如 SUM(score)；
   1. SELECT SUM(score) FROM user
2. select 记录数量，count 使用一个允许 NULL 的字段，比如 COUNT(score)；
   1. SELECT COUNT(score) FROM user
3. 使用 =NULL 条件查询字段值为 NULL 的记录，比如 score=null 条件。
   1. SELECT * FROM user WHERE score=null

得到的结果，分别是 null、0 和空 List：
原因是：

1. MySQL 中 sum 函数没统计到任何记录时，会返回 null 而不是 0，可以使用 IFNULL函数把 null 转换为 0；
2. MySQL 中 count 字段不统计 null 值。COUNT(*) 才是统计所有记录数量的正确方式。
3. MySQL 中 =NULL 并不是判断条件而是赋值，对 NULL 进行判断只能使用 IS NULL 或者 IS NOT NULL。

修改sql：

1. SELECT IFNULL(SUM(score),0) FROM user
2. SELECT COUNT(*) FROM user
3. SELECT * FROM user WHERE score IS NULL

得到三个正确结果，分别为 0、1、[User(id=1, score=null)]