java.lang.NullPointerException 是使用方法引用而不是 lambda 表达式引发的

Posted 2023-02-19

【中文标题】java.lang.NullPointerException 是使用方法引用而不是 lambda 表达式引发的

【英文标题】：java.lang.NullPointerException is thrown using a method-reference but not a lambda expression

【发布时间】：2016-09-21 15:20:48

【问题描述】：

我注意到使用 Java 8 方法引用的未处理异常有些奇怪。这是我的代码，使用 lambda 表达式 () -> s.toLowerCase():

public class Test 

    public static void main(String[] args) 
        testNPE(null);
    

    private static void testNPE(String s) 
        Thread t = new Thread(() -> s.toLowerCase());
//        Thread t = new Thread(s::toLowerCase);
        t.setUncaughtExceptionHandler((t1, e) -> System.out.println("Exception!"));
        t.start();
    

它打印“异常”，所以它工作正常。但是当我更改 Thread t 以使用方法引用时（甚至 IntelliJ 都建议这样做）：

Thread t = new Thread(s::toLowerCase);

异常没有被捕获：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at Test.testNPE(Test.java:9)
    at Test.main(Test.java:4)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:497)
    at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:144)

有人能解释一下这里发生了什么吗？

【问题讨论】：

我已经在 Eclipse 中进行了自我检查，它工作正常。 Ideone.com 也抛出了 NPE

看看这个：ideone.com/nPvWex

lambdas 在执行时被评估，函数引用在声明时被评估。

【参考方案1】：

这种行为依赖于方法引用和 lambda 表达式的求值过程之间的细微差别。

来自 JLS Run-Time Evaluation of Method References：

首先，如果方法引用表达式以 ExpressionName 或 Primary 开头，则计算此子表达式。 如果子表达式的计算结果为null，则会引发NullPointerException，并且方法引用表达式会突然完成。

使用以下代码：

Thread t = new Thread(s::toLowerCase); // <-- s is null, NullPointerException thrown here
t.setUncaughtExceptionHandler((t1, e) -> System.out.println("Exception!"));

表达式s 被评估为null，并且在评估该方法引用时会引发异常。但是，当时并没有附加异常处理程序，因为这段代码会在之后执行。

这不会发生在 lambda 表达式的情况下，因为 lambda 将在没有执行其主体的情况下进行计算。来自Run-Time Evaluation of Lambda Expressions：

lambda 表达式的求值不同于 lambda 主体的执行。

Thread t = new Thread(() -> s.toLowerCase());
t.setUncaughtExceptionHandler((t1, e) -> System.out.println("Exception!"));

即使s 是null，也会正确创建 lambda 表达式。然后将附加异常处理程序，线程将启动，抛出异常，将被处理程序捕获。

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附带说明一下，Eclipse Mars.2 似乎对此有一个小错误：即使使用方法引用，它也会调用异常处理程序。 Eclipse 没有在应该的时候在 s::toLowerCase 处抛出 NullPointerException，因此稍后在添加异常处理程序时推迟异常。

【讨论】：

一种更理论化的阅读方式是：表达式被评估为“正常形式”（即值）。碰巧 lambdas' 范式在被调用之前不评估主体（也称为弱头范式 WHNF）。这意味着值“error”与“() -> error”不同，因为后者仅在调用函数时才会产生错误。这个技巧也用于在 Eager 语言中编写定点组合器：你采用惰性组合器 fix f = f (fix f) 并添加一个 lambda 抽象来引入惰性 fix f = x -> f (fix f) x。

另见“What is the equivalent lambda expression for System.out::println”

异常不仅在设置未捕获异常处理程序之前发生，异常发生在主线程而不是t。

"在 lambda 表达式的情况下不会发生这种情况，因为 lambda 将在其主体未执行的情况下进行评估。"这部分表明方法引用评估与 lambda 表达式评估相反，并且方法引用评估调用引用的方法。方法引用评估只是有一个额外的验证子表达式的步骤，但验证不是调用的一部分，而是评估的一部分。来自 JLS：“方法引用表达式的评估与方法本身的调用不同。”。无论如何，很棒的帖子。

@Martin 的行为与someObject.new InnerClass() 相同。在语义层面上，当你说list.iterator() 时，你是否会使用迭代器也无关紧要，当list 是null 时它会立即失败。这适用于所有类型的绑定。而() -> s.toLowerCase() 不绑定s，它会在每次评估函数时重新评估它。换句话说，x -> System.out.println(x) 不绑定System.out，而是每次都重新评估它，反映同时有人调用System.setOut。与System.out::println 相比。

【参考方案2】：

哇。你发现了一些有趣的东西。让我们看看以下内容：

Function<String, String> stringStringFunction = String::toLowerCase;

这将返回一个函数，该函数接受String 类型的参数并返回另一个String，它是输入参数的小写字母。这有点等价于s.toLowerCase()，其中s 是输入参数。

stringStringFunction(param) === param.toLowerCase()

下一个

Function<Locale, String> localeStringFunction = s::toLowerCase;

是从Locale 到String 的函数。这相当于s.toLowerCase(Locale) 方法调用。它在引擎盖下对 2 个参数起作用：一个是 s，另一个是某些语言环境。如果s 是null，那么这个函数创建会抛出一个NullPointerException。

localeStringFunction(locale) === s.toLowerCase(locale)

接下来是

Runnable r = () -> s.toLowerCase()

这是Runnable 接口的一个实现，当它被执行时，将在给定的字符串s 上调用方法toLowerCase。

所以你的情况

Thread t = new Thread(s::toLowerCase);

尝试创建一个新的Thread，将s::toLowerCase 的调用结果传递给它。但这会立即引发NPE。甚至在线程启动之前。所以NPE 被抛出在你当前的线程中，而不是来自线程t 的内部。这就是你的异常处理程序没有被执行的原因。

【讨论】：

“s::toLowerCase 的调用结果”需要澄清。函数实例的创建不是调用。