最近，《Java 開發手冊》發佈了最新版——泰山版，這個名字起的不錯，一覽眾山小。
新版新增了 30+ 規約，其中有一條規約引起了作者的關注，那就是手冊中提到在三目運算符使用過程中，需要注意自動拆箱導致的 NullPointerException（後文簡稱：NPE）問題：
因為這個問題我很久之前（2015 年）遇到過，曾經在博客中也記錄過，剛好最新的開發手冊再次提到了這個知識點，於是把之前的文章內容翻出來並重新整理了一下，帶大家一起回顧下這個知識點。
可能有些人看過我之前那篇文章，本文並不是單純的"舊瓶裝新酒"，在重新梳理這個知識點的時候，作者重新翻閱了《The Java Language Specification》，並且對比了 Java SE 7 和 Java SE 8 之後的相關變化，希望可以幫助大家更加全面的理解這個問題。
基礎回顧
在詳細展看介紹之前，先簡單介紹下本文要涉及到的幾個重要概念，分別是"三目運算符"、"自動拆裝箱"等，如果大家對於這些歷史知識有所掌握的話，可以先跳過本段內容，直接看問題重現部分即可。
三目運算符
在《The Java Language Specification》中，三目運算符的官方名稱是 Conditional Operator ? : ，我一般稱呼他為條件表達式，詳細介紹在 JLS 15.25 中，這裡簡單介紹下其基本形式和用法。
三目運算符是 Java 語言中的重要組成部分，它也是唯一有 3 個操作數的運算符。形式為：
<表達式1> ? <表達式2> : <表達式3>以上，通過 ?、: 組合的形式得到一個條件表達式。其中 ? 運算符的含義是：先求表達式 1 的值，如果為真，則執行並返回表達式 2 的結果；如果表達式 1 的值為假，則執行並返回表達式 3 的結果。
值得注意的是，一個條件表達式從不會既計算 <表達式 2>，又計算 <表達式 3>。條件運算符是右結合的，也就是說，從右向左分組計算。例如，a?b:c?d:e 將按 a?b:(c?d:e) 執行。
自動裝箱與自動拆箱
介紹過了三目運算符（條件表達式）之後，我們再來簡單介紹下 Java 中的自動拆裝箱相關知識點。
每一個 Java 開發者一定都對 Java 中的基本數據類型不陌生，Java 中共有 8 種基本數據類型，這些基礎數據類型帶來一個好處就是他們直接在棧內存中存儲，不會在堆上分配內存，使用起來更加高效。
但是，Java 語言是一個面向對象的語言，而基本數據類型不是對象，導致在實際使用過程中有諸多不便，如集合類要求其內部元素必須是 Object 類型，基本數據類型就無法使用。
所以，相對應的，Java 提供了 8 種包裝類型，更加方便在需要對象的地方使用。
有了基本數據類型和包裝類，帶來了一個麻煩就是需要在他們之間進行轉換。在 Java SE5 中，為了減少開發人員的工作，Java 提供了自動拆箱與自動裝箱功能。
自動裝箱：就是將基本數據類型自動轉換成對應的包裝類。
自動拆箱：就是將包裝類自動轉換成對應的基本數據類型。
Integer i =10; //自動裝箱
int b= i; //自動拆箱我們可以簡單理解為，當我們自己寫的代碼符合裝（拆）箱規範的時候，編譯器就會自動幫我們拆（裝）箱。
自動裝箱都是通過包裝類的 valueOf() 方法來實現的.自動拆箱都是通過包裝類對象的 xxxValue() 來實現的（如 booleanValue()、longValue() 等）。
問題重現
在最新版的開發手冊中給出了一個例子，提示我們在使用三目運算符的過程中，可能會進行自動拆箱而導致 NPE 問題。
原文中的例子相對複雜一些，因為他還涉及到多個 Integer 相乘的結果是 int 的問題，我們舉一個相對簡單的一點的例子先來重現下這個問題：
boolean flag = true; //設置成true，保證條件表達式的表達式二一定可以執行
boolean simpleBoolean = false; //定義一個基本數據類型的boolean變量
Boolean nullBoolean = null;//定義一個包裝類對象類型的Boolean變量，值為null
boolean x = flag ? nullBoolean : simpleBoolean; //使用三目運算符並給x變量賦值以上代碼，在運行過程中，會拋出 NPE：
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException而且，這個和你使用的 JDK 版本是無關的，作者分別在 JDK 6、JDK 8 和 JDK 14 上做了測試，均會拋出 NPE。
為了一探究竟，我們嘗試對以上代碼進行反編譯，使用 jad 工具進行反編譯後，得到以下代碼：
boolean flag = true;
boolean simpleBoolean = false;
Boolean nullBoolean = null;
boolean x = flag ? nullBoolean.booleanValue() : simpleBoolean;可以看到，反編譯後的代碼的最後一行，編譯器幫我們做了一次自動拆箱，而就是因為這次自動拆箱，導致代碼出現對於一個 null 對象（ nullBoolean.booleanValue() ）的調用，導致了 NPE。
那麼，為什麼編譯器會進行自動拆箱呢？什麼情況下需要進行自動拆箱呢？
原理分析
關於為什麼編輯器會在代碼編譯階段對於三目運算符中的表達式進行自動拆箱，其實在《The Java Language Specification》（後文簡稱 JLS）的第 15.25 章節中是有相關介紹的。
在不同版本的 JLS 中，關於這部分描述雖然不盡相同，尤其在 Java 8 中有了大幅度的更新，但是其核心內容和原理是不變的。我們直接看 Java SE 1.7 JLS 中關於這部分的描述（因為 1.7 的表述更加簡潔一些）：
The type of a conditional expression is determined as follows: • If the second and third operands have the same type (which may be the null type),then that is the type of the conditional expression. • If one of the second and third operands is of primitive type T, and the type of the other is the result of applying boxing conversion (§5.1.7) to T, then the type of the conditional expression is T.
簡單的來說就是：當第二位和第三位操作數的類型相同時，則三目運算符表達式的結果和這兩位操作數的類型相同。當第二，第三位操作數分別為基本類型和該基本類型對應的包裝類型時，那麼該表達式的結果的類型要求是基本類型。
為了滿足以上規定，又避免程序員過度感知這個規則，所以在編譯過程中編譯器如果發現三目操作符的第二位和第三位操作數的類型分別是基本數據類型（如 boolean）以及該基本類型對應的包裝類型（如 Boolean）時，並且需要返回表達式為包裝類型，那麼就需要對該包裝類進行自動拆箱。
在 Java SE 1.8 JLS 中，關於這部分描述又做了一些細分，再次把表達式區分成布爾型條件表達式（Boolean Conditional Expressions）、數值型條件表達式（Numeric Conditional Expressions）和引用類型條件表達式（Reference Conditional Expressions）。
並且通過表格的形式明確的列舉了第二位和第三位分別是不同類型時得到的表達式結果值應該是什麼，感興趣的大家可以去翻閱一下。
其實簡單總結下，就是：
當第二位和第三位表達式都是包裝類型的時候，該表達式的結果才是該包裝類型，否則，只要有一個表達式的類型是基本數據類型，則表達式得到的結果都是基本數據類型。如果結果不符合預期，那麼編譯器就會進行自動拆箱。即 Java 開發手冊中總結的：只要表達式 1 和表達式 2 的類型有一個是基本類型，就會做觸發類型對齊的拆箱操作，只不過如果都是基本類型也就不需要拆箱了。
如下 3 種情況是我們熟知該規則，在聲明表達式的結果的類型時刻意和規則保持一致的情況（為了幫助大家理解，我備註了註釋和反編譯後的代碼）：
boolean flag = true;
boolean simpleBoolean = false;
Boolean objectBoolean = Boolean.FALSE;//當第二位和第三位表達式都是對象時，表達式返回值也為對象。
Boolean x1 = flag ? objectBoolean : objectBoolean;
//反編譯後代碼為：Boolean x1 = flag ? objectBoolean : objectBoolean;
//因為x1的類型是對象，所以不需要做任何特殊操作。//當第二位和第三位表達式都為基本類型時，表達式返回值也為基本類型。
boolean x2 = flag ? simpleBoolean : simpleBoolean;
//反編譯後代碼為：boolean x2 = flag ? simpleBoolean : simpleBoolean;
//因為 x2 的類型也是基本類型，所以不需要做任何特殊操作。//當第二位和第三位表達式中有一個為基本類型時，表達式返回值也為基本類型。
boolean x3 = flag ? objectBoolean : simpleBoolean;
//反編譯後代碼為：boolean x3 = flag ? objectBoolean.booleanValue() : simpleBoolean;
//因為 x3 的類型是基本類型，所以需要對其中的包裝類進行拆箱。因為我們熟知三目運算符的規則，所以我們就會按照以上方式去定義 x1、x2 和 x3 的類型。
但是，並不是所有人都熟知這個規則，所以在實際應用中，還會出現以下三種定義方式：
//當第二位和第三位表達式都是對象時，表達式返回值也為對象。
boolean x4 = flag ? objectBoolean : objectBoolean;
//反編譯後代碼為：boolean x4 = (flag ? objectBoolean : objectBoolean).booleanValue();
//因為 x4 的類型是基本類型，所以需要對表達式結果進行自動拆箱。//當第二位和第三位表達式都為基本類型時，表達式返回值也為基本類型。
Boolean x5 = flag ? simpleBoolean : simpleBoolean;
//反編譯後代碼為：Boolean x5 = Boolean.valueOf(flag ? simpleBoolean : simpleBoolean);
//因為 x5 的類型是對象類型，所以需要對表達式結果進行自動裝箱。//當第二位和第三位表達式中有一個為基本類型時，表達式返回值也為基本類型。
Boolean x6 = flag ? objectBoolean : simpleBoolean;
//反編譯後代碼為：Boolean x6 = Boolean.valueOf(flag ? objectBoolean.booleanValue() : simpleBoolean);
//因為 x6 的類型是對象類型，所以需要對表達式結果進行自動裝箱。所以，日常開發中就有可能出現以上 6 種情況。聰明的讀者們讀到這裡也一定想到了，在以上 6 種情況中，如果是涉及到自動拆箱的，一旦對象的值為 null，就必然會發生 NPE。
舉例驗證，我們把以上的 x3、x4 以及 x6 中的的對象類型設置成 null，分別執行下代碼：
Boolean nullBoolean = null;
boolean x3 = flag ? nullBoolean : simpleBoolean;
boolean x4 = flag ? nullBoolean : objectBoolean;
Boolean x6 = flag ? nullBoolean : simpleBoolean;以上三種情況，都會在執行時發生 NPE。
其中 x3 和 x6 是三目運算符運算過程中，根據 JLS 的規則確定類型的過程中要做自動拆箱而導致的 NPE。由於使用了三目運算符，並且第二、第三位操作數分別是基本類型和對象。就需要對對象進行拆箱操作，由於該對象為 null，所以在拆箱過程中調用 null.booleanValue() 的時候就報了 NPE。
而 x4 是因為三目運算符運算結束後根據規則他得到的是一個對象類型，但是在給變量賦值過程中進行自動拆箱所導致的 NPE。
小結
如前文介紹，在開發過程中，如果涉及到三目運算符，那麼就要高度注意其中的自動拆裝箱問題。
最好的做法就是保持三目運算符的第二位和第三位表達式的類型一致，並且如果要把三目運算符表達式給變量賦值的時候，也儘量保持變量的類型和他們保持一致。並且，做好單元測試！！！
所以，《Java 開發手冊》中提到要高度注意第二位和第三位表達式的類型對齊過程中由於自動拆箱發生的 NPE 問題，其實還需要注意使用三目運算符表達式給變量賦值的時候由於自動拆箱導致的 NPE 問題。
至此，我們已經介紹完了《Java 開發手冊》中關於三目運算符使用過程中可能會導致 NPE 的問題。
如果一定要給出一個方法論去避免這個問題的話，那麼在使用的過程中，無論是三目運算符中的三個表達式，還是三目運算符表達式要賦值的變量，最好都使用包裝類型，可以減少發生錯誤的概率。
擴展思考
為了方便大家理解，我使用了簡單的布爾類型的例子說明了 NPE 的問題。但是實際在代碼開發中，遇到的場景可能並沒有那麼簡單，比如說以下代碼，大家猜一下能否正常執行：
Map<String,Boolean> map = new HashMap<String, Boolean>();
Boolean b = (map!=null ? map.get("Hollis") : false);如果你的答案是"不能，這裡會拋 NPE"那麼說明你看懂了本文的內容，但是，我只能說你只是答對了一半。
因為以上代碼，在小於 JDK 1.8 的版本中執行的結果是 NPE，在 JDK 1.8 及以後的版本中執行結果是 null。
之所以會出現這樣的不同，這個就說來話長了，我挑其中的重點內容簡單介紹下吧，以下內容主要還是圍繞 Java 8 的 JLS 。
JLS 15 中對條件表達式（三目運算符）做了細分之後分為三種，區分方式：
- 如果表達式的第二個和第三個操作數都是布爾表達式，那麼該條件表達式就是布爾表達式
- 如果表達式的第二個和第三個操作數都是數字型表達式，那麼該條件表達式就是數字型表達式
- 除了以上兩種以外的表達式就是引用表達式
因為 Boolean b = (map!=null ? map.get("Hollis") : false); 表達式中，第二位操作數為 map.get("test") ，雖然 Map 在定義的時候規定了其值類型為 Boolean，但是在編譯過程中泛型是會被擦除的（泛型的類型擦除），所以，其結果就是 Object。那麼根據以上規則判斷，這個表達式就是引用表達式。
又跟據 JLS 15.25.3 中規定：
如果引用條件表達式出現在賦值上下文或調用上下文中，那麼條件表達式就是合成表達式
因為，Boolean b = (map!=null ? map.get("Hollis") : false); 其實就是一個賦值上下文（關於賦值上下文相見 JLS 5.2），所以 map!=null ? map.get("Hollis") : false; 就是合成表達式。
那麼 JLS 15.25.3 中對合成表達式的操作數類型做了約束：
合成的引用條件表達式的類型與其目標類型相同
所以，因為有了這個約束，編譯器就可以推斷（Java 8 中類型推斷，詳見 JLS 18）出該表達式的第二個操作數和第三個操作數的結果應該都是 Boolean 類型。
所以，在編譯過程中，就可以分別把他們都轉成 Boolean 即可，那麼以上代碼在 Java 8 中反編譯後內容如下：
Boolean b = maps == null ? Boolean.valueOf(false) : (Boolean)maps.get("Hollis");但是在 Java 7 中可沒有這些規定（Java 8 之前的類型推斷功能還很弱），編譯器只知道表達式的第二位和第三位分別是基本類型和包裝類型，而無法推斷最終表達式類型。
那麼他就會先根據 JLS 15.25 的規定，把返回值結果轉換成基本類型。然後在進行變量賦值的時候，再轉換成包裝類型：
Boolean b = Boolean.valueOf(maps == null ? false : ((Boolean)maps.get("Hollis")).booleanValue());所以，相比 Java 8 中多了一步自動拆箱，所以會導致 NPE。
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