布尔值、条件运算符和自动装箱

Question

为什么这会抛出 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;
}

而这却不会

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 中是否有任何参考文献证实了这种行为，尤其是第二种情况？

Answer 1

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)

请参阅 Java 语言规范，15.25 条件运算符 ? ：

• 对于E1，第二个和第三个操作数的类型分别是Boolean和boolean，因此该子句适用：

  <块引用>

  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。

  由于表达式的类型为 boolean，因此第二个操作数必须强制为 boolean。编译器将自动拆箱代码插入到第二个操作数（returnsNull() 的返回值），使其类型为 boolean。这当然会导致运行时返回 null 的 NPE。

• 对于E2，第二个和第三个操作数的类型是<特殊空类型>（不是E1中的Boolean！）和boolean 分别，因此不适用特定的类型子句 (去读他们！），所以最后的“否则”子句适用：

  <块引用>

  否则，第二个和第三个操作数的类型分别为 S1 和 S2。令 T1 为对 S1 应用装箱转换所产生的类型，并令 T2 为对 S2 应用装箱转换所产生的类型。条件表达式的类型是将捕获转换 (§5.1.10) 应用于 lub(T1, T2) (§15.12.2.7) 的结果。

  • S1 == <特殊空类型>（请参阅§4.1)
  • S2 == 布尔值
  • T1 == box(S1) == <特殊空类型>（请参阅 §5.1.7)
  • T2 == box(S2) == `布尔值
  • lub(T1, T2) == 布尔值

  因此，条件表达式的类型为 Boolean，并且第三个操作数必须强制为 Boolean。编译器为第三个操作数插入自动装箱代码 (false)。第二个操作数不需要像 E1 中那样自动拆箱，因此当返回 null 时不会自动拆箱 NPE。

---

这个问题需要类似的类型分析：

Java条件运算符？：结果类型

Answer 2

该行：

    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陷阱之一。此行为确实记录在 5.1.8 JLS< /a>

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 3

来自 Java 语言规范第 15.25 节：

• 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，
  那么条件的类型
  表达式为布尔值。

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

在第二种情况下，第一个操作数为空类型，而第二个操作数不是引用类型，因此应用自动装箱转换：

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

Answer 4

我们从字节码就可以看出这个问题。 main 字节码第 3 行，3: invokevirtual #3 // Method java/lang/Boolean.booleanValue:()Z，装箱布尔值为 null，invokevirtual方法java.lang.Boolean.booleanValue，它当然会抛出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