Ошибка null pointer exception

Когда вы объявляете переменную ссылочного типа, на самом деле вы создаете ссылку на объект данного типа. Рассмотрим следующий код для объявления переменной типа int:

int x;
x = 10;

В этом примере переменная x имеет тип int и Java инициализирует её как 0. Когда вы присвоите переменной значение 10 (вторая строка), это значение сохранится в ячейке памяти, на которую ссылается x.

Но когда вы объявляете ссылочный тип, процесс выглядит иначе. Посмотрим на следующий код:

Integer num;
num = new Integer(10);

В первой строке объявлена переменная num, ее тип не относится к встроенному, следовательно, значением является ссылка (тип этой переменной, Integer, является ссылочным типом). Поскольку вы еще не указали, на что собираетесь ссылаться, Java присвоит переменной значение Null, подразумевая «Я ни на что не ссылаюсь».

Во второй строке, ключевое слово new используется для создания объекта типа Integer. Этот объект имеет адрес в памяти, который присваивается переменной num. Теперь, с помощью переменной num вы можете обратиться к объекту используя оператора разыменования ..

Исключение, о котором вы говорите в вопросе, возникает, если вы объявили переменную, но не создали объект, то есть если вы попытаетесь разыменовать num до того, как создали объект, вы получите NullPointerException. В самом простом случае, компилятор обнаружит проблему и сообщит, что

num may not have been initialized

Что говорит: «возможно, переменная num не инициализирована».

Иногда исключение вызвано именно тем, что объект действительно не был создан. К примеру, у вас может быть следующая функция:

public void doSomething(Integer num){
   // Работаем с num
}

В этом случае создание объекта (переменная num) лежит на вызывающем коде, то есть вы предполагаете, что он был создан ранее – до вызова метода doSomething. К сожалению, следующий вызов метода вполне возможен:

doSomething(null);

В этом случае значение переменной num будет null. Лучшим способом избежать данного исключения будет проверка на равенство нулю. Как результат, функция doSomething должна быть переписана следующим образом:

public void doSomething(Integer num){
    if (num != null) {
       // Работаем с num
    }
}

Как альтернативный вариант предыдущему примеру вы можете сообщить вызывающему коду, что метод был вызван с неверными параметрами, например, с помощью IllegalArgumentException.

public void doSomething(Integer num){
    if (num == null)
        throw new IllegalArgumentException("Num не должен быть null"); 
    // Работаем с num
}

Также, обратите внимание на вопрос «Что такое stack trace и как с его помощью находить ошибки при разработке приложений?».

_{Перевод ответа «What is a Null Pointer Exception, and how do I fix it?» @Vincent Ramdhanie.}

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.

Время на прочтение
5 мин

Количество просмотров 269K

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.

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.