Switch竟然会报空指针异常，学到了！

前端 2023-07-05 17:29:38

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文中转载微信公众平台「月伴飞鱼」，创作者日常加气站。转截文中请联络月伴飞鱼微信公众号。

序言

前几日再次看《阿里巴巴Java开发手册》有一条那样的通信规约：

出自于好奇心，准备科学研究一下!，强迫思维，没法!

大家先用一个实例测试一下：

 
  public class Test { 
      public static void main(String[] args) { 
          String param = null; 
          switch (param) { 
              case "null": 
                  System.out.println("配对null字符串数组"); 
                  break; 
              default: 
                  System.out.println("进到default"); 
          } 
      } 
  }

不言而喻，假如switch传到空值，会抛空表针!

见到这，大家先能够思索下边好多个难题：

switch 除开 String 还适用哪一种种类?
为何《阿里巴巴Java开发手册》要求String种类主要参数要先开展 null 分辨?
为何很有可能会抛出去空指针异常?

下边逐渐对上边的难题开展剖析

问题分析

最先参照官方网文本文档对swtich 句子有关叙述。

汉语翻译以下：

switch 的关系式务必是 char, byte, short, int, Character, Byte, Short, Integer, String, 或是 enum 种类，不然会产生编译程序不正确

另外switch 句子务必达到下列标准，不然会发生编译程序不正确:

与 switch 句子关系的每一个 case 都务必和 switch 的关系式的种类一致;
假如 switch 关系式是枚举类型，case 变量定义也务必是枚举类型;
不允许同一个 switch 的2个 case 变量定义的值同样;
和 switch 句子关系的变量定义不可以为 null ;
一个 switch 句子数最多有一个 default 标识。

汉语翻译以下：

switch 句子实行的情况下，最先将实行 switch 的关系式。假如关系式为 null, 则会抛出去 NullPointerException，全部 switch 句子的实行将被终断。

此外从《Java虚拟机规范》这本书，我们可以学习培训到：

汇总一下便是：

1.c语言编译器应用 tableswitch 和 lookupswitch 命令转化成 switch 句子的编译程序编码。

2.Java vm虚拟机的 tableswitch 和 lookupswitch 命令只有适用 int 种类的标准值。假如 swich 中应用其他类型的值，那麼就务必转换为 int 种类。

因此能够掌握到空指针发生的根本原因取决于：vm虚拟机为了更好地完成 switch 的英语的语法，将主要参数关系式转化成 int。而这儿的主要参数为 null，进而导致了空指针异常。

下边对官方网文本文档的內容选用反编译方法进一步剖析下

不了解字节码的，强烈推荐看一下美团外卖的本文：https://tech.meituan.com/2019/09/05/java-bytecode-enhancement.html

下边逐渐硬货!

反编译看一下

一个事例：

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

反汇编代码获得：

 
  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 月伴飞鱼 
         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 月伴飞鱼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 月伴飞鱼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 月伴飞鱼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 月伴飞鱼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 月伴飞鱼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 月伴飞鱼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 
  }

先介绍一下下边会采用的字节码命令

invokevirtual：启用实例方法
istore_0 将int类型值存进静态变量0
istore_1 将int类型值存进静态变量1
istore_2 将int类型值存进静态变量2
istore_3 将int类型值存进静态变量3
aload_0 从静态变量0中装车引用类型值
aload_1 从静态变量1中装车引用类型值
aload_2 从静态变量2中装车引用类型值

大家继续看汇编代码：

首先看偏位为 8 的命令，启用了主要参数的 hashCode() 涵数来获得字符串数组 "月伴飞鱼" 的哈希值。

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

下面大家看偏位为 11 的命令处:

tableswitch 是自动跳转引入目录，假如值低于在其中的极小值-768121881 或是超过在其中的最高值-768121879，自动跳转到 default 句子。

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

在其中 -768121881 为键，36 为相匹配的总体目标句子偏移。

hashCode 和 tableswitch 的键相同，则自动跳转到相匹配的总体目标偏移，"月伴飞鱼"的哈希值806505866没有极小值-768121881和最高值-768121879中间，因而自动跳转到 default 相匹配的句子行(即偏移为 75 的命令处实行)。

月伴飞鱼的hash值测算：("月伴飞鱼").hashCode();

从 36 到 75 行，依据哈希值相同自动跳转到分辨是不是相同的命令。

随后启用java.lang.String#equals分辨 switch 的字符串数组是不是和相匹配的 case 的字符串数组相同。

假如相同则各自依据几个标准获得标准的数据库索引，随后每一个数据库索引相匹配下一个特定的编码个数。

再次从偏移75行往下看：

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

default 句子相匹配 137 行，打印出 “default” 字符串数组，随后实行 145 行 return 指令回到。

根据 tableswitch 分辨实行哪一行打印出句子。

汇总便是全部步骤是先测算字符串数组主要参数的哈希值，分辨哈希值的范畴，随后哈希值相同再分辨目标是不是相同，随后实行相匹配的代码块。

这类先分辨 hash 值是不是相同(有可能是同一个目标/2个目标有可能相同)，再根据 equals 较为目标是不是相同的作法，在 Java 的许多 JDK 源代码中合别的架构中也十分普遍的。

剖析空指针难题

反编译序言中的编码：

 
  public class Test { 
      public static void main(String[] args) { 
          String param = null; 
          switch (param) { 
              case "null": 
                  System.out.println("配对null字符串数组"); 
                  break; 
              default: 
                  System.out.println("进到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 配对null字符串数组 
        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 进到default 
        76: invokevirtual #7                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V 
        79: return 
  }

能够猜想3392903 应该是 "null" 字符串数组的哈希值。

 
  10: lookupswitch  { // 1 
                 3392903: 28 
                 default: 39 
            }

我们可以打印出其哈希值去证实:System.out.println(("null").hashCode());

汇总总体步骤：

 
  String param = null; 
  int hashCode = param.hashCode(); 
  if(hashCode == ("null").hashCode() && param.equals("null")){ 
   System.out.println("null");  
  }else{ 
   System.out.println("default");  
  }

因而空指针的缘故就一目了然了：启用了 null 目标的实例方法。

the end

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