Java 对象字段基本类型和包装类型的选择以及 null 处理的一些思考

版本

• JDK 8

起因

• 最近合并代码中发现了一个有意思的报错：Lombok builder is missing non nullable fields，大意是说 Lombok 构建器缺少对非空字段的处理，下面是对情况复现 demo：

public class TestMain {

    public static void main(String[] args) {
        // Lombok builder is missing non nullable fields
        Student student = Student.builder().name("xiaoming").build();
        System.out.println(student.getAge());
    }
}


@Builder
@Data
class Student {
    @NonNull
    private String name;
    private int age;
}

• 先说结论：其实这里是 IDE 在提示我们 age 字段不为 null，你应该对字段进行处理初始化和赋值。

解决方案

方案一

• 理论上不用解决，因为这个提示只是 IDE 层面的提示而编译器并不会实际进行检查，程序是可以正常运行的。

方案二

• 设置 age 为 Integer，表示允许字段为 null。

private Integer age;

方案三

• Builder.Default 设置默认值

@Builder.Default
private int age = 0;

聊聊几种方案的优劣

• 上文提到， IDE 实际上是在提示我们 age 字段不为 null，你应该对字段进行处理初始化和赋值。换句话说，你要么允许字段为 null，要么你应该就行初始化或赋值而不是使用基本类型的默认值。

方案一禁止使用

• 方案一相当于忽略这个提醒，那么你的字段在没有赋值的情况下则会使用基本类型的默认值，代码可维护性和可读性都是极差的。

方案二建议使用

• 方案二是直接使用包装类型的方式，允许字段为 null，当然我们也可以结合 @NonNull 注解来保证字段不为 null。

    @NonNull
    private Integer age;

        // 编译后的 class 文件
        public StudentBuilder name(@NonNull String name) {
            if (name == null) {
                throw new NullPointerException("name is marked non-null but is null");
            } else {
                this.name = name;
                return this;
            }
        }

• 除此之外，当字段需要默认值时我们还可以结合 @Builder.Default 使用。

    @Builder.Default
    @NonNull
    private Integer age=3;
    
        // 编译后的 class 文件
        public StudentBuilder age(@NonNull Integer age) {
            if (age == null) {
                throw new NullPointerException("age is marked non-null but is null");
            } else {
                this.age$value = age;
                this.age$set = true;
                return this;
            }
        }

        public Student build() {
            Integer age$value = this.age$value;
            if (!this.age$set) {
                age$value = Student.$default$age();
            }

            return new Student(this.name, age$value);
        }

方案三依据实际情况选择

• 方案三如果字段不允许为空且有较高性能要求，我们可以考虑选择此方案。
• 此方案还有一个优势就是避免了 NullPointerException 的处理。

    @Builder.Default
    private int age=3;
    
        // 编译后的 class 文件 
        public StudentBuilder age(int age) {
            this.age$value = age;
            this.age$set = true;
            return this;
        }

        public Student build() {
            int age$value = this.age$value;
            if (!this.age$set) {
                age$value = Student.$default$age();
            }

            return new Student(this.name, age$value);
        }

方案二 NullPointerException 的处理

• 当字段不为 null 时使用 @NonNull 和 @Builder.Default 避免此问题。
• 当字段可为 null 时则需要处理 NullPointerException 问题，下面是一个建议方案：使用 Optional 进行包装，除了可以使用函数式编程的思想使代码更简洁以外，还可以让使用者明确知道该值可能为空，你需要强制进行处理，具备更好的可读性。

@Builder
@Getter
class Student {
    @NonNull
    private String name;
    private Optional<Integer> age;
}

public class TestMain {

    public static void main(String[] args) {
        Student.StudentBuilder builder = Student.builder().name("Ming");
        builder.age(Optional.of(22));
        Student student = builder.build();
        System.out.println(student.getAge().orElseThrow(() -> new IllegalStateException("Age is not present")));
    }
}

总结

• 一般情况我们可以直接使用方案二（包装类型） + Optional 的组合，但在一些有性能要求的场景我们可以适当考虑方案三，减少频繁的拆箱和装箱带来的性能损耗以及减少内存占用。
• 需要注意的是 Optional 不是 Serializable，作为类字段时如果需要序列化则需要进行特殊处理，比如使用 Jackson，它会把空对象看作 null，而有值的对象则把其值看作对应域的值。

注：实际上 Optional 并不推荐作为类字段，我们可以通过自定义 get 方法的方式返回 Optional 对象，避免引入了额外的序列化工具。

@Builder
@Getter
class Student implements Serializable {
    @NonNull
    private String name;
    private Integer age;

    public Optional<Integer> getAge() {
        return Optional.ofNullable(age);
    }
}

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