布尔值、条件运算符和自动装箱

Question

为什么会抛出NullPointerException

public static void main(String[] args) throws Exception {
    Boolean b = true ? returnsNull() : false; // NPE on this line.
    System.out.println(b);
}

public static Boolean returnsNull() {
    return null;
}

虽然没有

public static void main(String[] args) throws Exception {
    Boolean b = true ? null : false;
    System.out.println(b); // null
}

?

解决方案是顺便将false 替换为Boolean.FALSE 以避免null 被拆箱为boolean——这是不可能的。但这不是问题。问题是为什么？ JLS 中是否有任何参考资料证实了这种行为，尤其是第二种情况？

Answer 1

行：

    Boolean b = true ? returnsNull() : false;

在内部转换为：

    Boolean b = true ? returnsNull().booleanValue() : false; 

执行拆箱；因此：null.booleanValue() 将产生一个 NPE

这是使用自动装箱时的主要缺陷之一。这种行为确实记录在5.1.8 JLS

编辑：我相信拆箱是由于第三个运算符是布尔类型，例如（添加了隐式转换）：

   Boolean b = (Boolean) true ? true : false; 

Answer 2

来自Java Language Specification, section 15.25：

• 如果第二个和第三个之一 操作数是布尔类型，并且 另一个的类型是布尔类型， 然后是条件的类型 表达式是布尔值。

因此，第一个示例尝试调用Boolean.booleanValue()，以便按照第一条规则将Boolean 转换为boolean。

在第二种情况下，第一个操作数是空类型，当第二个不是引用类型时，应用自动装箱转换：

• 否则，第二个和第三个 操作数的类型为 S1 和 S2 分别。令 T1 为 应用拳击的结果 转换为 S1，令 T2 为 应用拳击产生的类型 转换为 S2。的类型 条件表达式是结果 应用捕获转换 (§5.1.10) 到 lub(T1, T2) (§15.12.2.7)。

Answer 3

区别在于returnsNull()方法的显式类型会影响编译时表达式的静态类型：

E1: `true ? returnsNull() : false` - boolean (auto-unboxing 2nd operand to boolean)

E2: `true ? null : false` - Boolean (autoboxing of 3rd operand to Boolean)

参见 Java 语言规范，15.25 Conditional Operator ? : 部分

• 对于 E1，第 2 和第 3 个操作数的类型分别为 Boolean 和 boolean，因此该子句适用：

  如果第二个和第三个操作数之一是布尔类型，另一个是布尔类型，则条件表达式的类型是布尔类型。

  由于表达式的类型是boolean，第二个操作数必须强制转换为boolean。编译器将自动拆箱代码插入到第二个操作数（返回值returnsNull()）以使其类型为boolean。这当然会导致在运行时返回来自 null 的 NPE。

• 对于 E2，第 2 和第 3 个操作数的类型分别为 <special null type>（不是 E1 中的 Boolean！）和 boolean，因此不适用特定类型的子句（go read 'em!），所以最后的“否则" 子句适用：

  否则，第二个和第三个操作数分别是 S1 和 S2 类型。令 T1 为对 S1 应用装箱转换产生的类型，令 T2 为对 S2 应用装箱转换产生的类型。条件表达式的类型是将捕获转换（第 5.1.10 节）应用到 lub(T1, T2)（第 15.12.2.7 节）的结果。

  • S1 == <special null type>（见§4.1）
  • S2 == boolean
  • T1 == box(S1) == <special null type>（请参阅§5.1.7 中的装箱转换列表中的最后一项）
  • T2 == 框(S2) == `布尔值
  • lub(T1, T2) == Boolean

  所以条件表达式的类型是Boolean，第三个操作数必须强制为Boolean。编译器为第三个操作数 (false) 插入自动装箱代码。第二个操作数不需要像E1那样自动拆箱，所以在返回null时不会自动拆箱NPE。

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这个问题需要类似的类型分析：

Java conditional operator ?: result type

Answer 4

我们可以从字节码中看出这个问题。在main的字节码第3行3: invokevirtual #3 // Method java/lang/Boolean.booleanValue:()Z，值null的装箱布尔值invokevirtual方法java.lang.Boolean.booleanValue，当然会抛出NPE。

    public static void main(java.lang.String[]) throws java.lang.Exception;
      descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
      flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
      Code:
        stack=2, locals=2, args_size=1
           0: invokestatic  #2                  // Method returnsNull:()Ljava/lang/Boolean;
           3: invokevirtual #3                  // Method java/lang/Boolean.booleanValue:()Z
           6: invokestatic  #4                  // Method java/lang/Boolean.valueOf:(Z)Ljava/lang/Boolean;
           9: astore_1
          10: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
          13: aload_1
          14: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
          17: return
        LineNumberTable:
          line 3: 0
          line 4: 10
          line 5: 17
      Exceptions:
        throws java.lang.Exception

    public static java.lang.Boolean returnsNull();
      descriptor: ()Ljava/lang/Boolean;
      flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
      Code:
        stack=1, locals=0, args_size=0
           0: aconst_null
           1: areturn
        LineNumberTable:
          line 8: 0