Javaでnullを正しく扱おう！新しいOptionalクラスも活用

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1 nullとは？
2 NullPointerException
3 intやcharでもnullを扱いたい
4 nullと空文字（Empty）は異なるもの
5 Optionalを使ったnullの新しい扱い方
6 nullを理解してバグの起きないプログラムを作ろう

nullとは？

nullは、変数の値に何も定義されていない（何も入っていない）状態を表す特殊は値です。

Javaのデータ型は大きく「プリミティブ型」と「参照型」の２つに分類されます。
整数を表す int型、文字1つを格納する char型など、値を直接入れるものはプリミティブ型となり、 String型やファイルを読み込む FileInputStreamなどのクラスは参照型になります。

そして nullを格納できるのは、参照型の変数だけでプリミティブ型の変数には nullを入れることはできません。

nullを変数に設定

nullを変数に設定するサンプルコードをみてみましょう。 nullはダブルクォーテーションなども不要で、そのまま nullと記述します。

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 変数にnullをセット
        String str = null;
    }
}

public class Main {

public static void main(String[] args) throws Exception {

// 変数にnullをセット

String str = null;

}

NullPointerException

nullが設定された変数で、メソッドの呼び出しを行うと NullPointerExceptionが発生します。

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 変数にnullをセット
        String str = null;
    }
}

public class Main {

public static void main(String[] args) throws Exception {

// 変数にnullをセット

String str = null;

}

null判定をしてからメソッドを呼び出す

NullPointerExceptionが発生すると、当然ながらエラーで最悪の場合、アプリケーションが以上終了します。

そのため、一般的に nullが格納される可能性がある変数のメソッド呼び出しは、事前に中身が nullでないかチェックしてから呼び出しをおこない、 NullPointerExceptionを回避します。

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String str = null;

        // 変数 strが null以外の時だけ toUpperCase()メソッドを呼び出し
        if (str != null) {
            System.out.println( str.toUpperCase() );          
        } else {
            System.out.println( "変数strはnullです" );          
        }
    }
}

public class Main {

public static void main(String[] args) throws Exception {

String str = null;

// 変数 strが null以外の時だけ toUpperCase()メソッドを呼び出し

if (str != null) {

System.out.println( str.toUpperCase() );

} else {

System.out.println( "変数strはnullです" );

}

上のコードを実行すると次のような結果になります。

【実行結果】
変数strはnullです

1 2	【実行結果】変数strはnullです

intやcharでもnullを扱いたい

冒頭でも伝えましたが、プリミティブ型の int型や char型の変数には、 nullを入れることはできません。（以下のようにコンパイルエラーになります）

int a = null;

【コンパイルエラー】
// Main.java:3: error: incompatible types: <null> cannot be converted to int
//         int a = null;
//                 ^

int a = null;

【コンパイルエラー】

// Main.java:3: error: incompatible types: <null> cannot be converted to int

// int a = null;

// ^

intや charでも nullを扱いたい場合は、それをラップする Integerや Characterなどの参照型のラッパークラスを使用します。

各プリミティブ型に対応するラッパークラスの対応は次の表の通りです。

プリミティブ型	ラッパークラス
boolean	Boolean
byte	Byte
char	Character
short	Short
int	Integer
float	Float
long	Long
double	Double

実際に intのラッパークラスである Integer型の変数に nullをセットしてみましょう。

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Integer a = null;

        if (a == null) {
            System.out.println("変数aはnullです");
        }
    }
}

public class Main {

public static void main(String[] args) throws Exception {

Integer a = null;

if (a == null) {

System.out.println("変数aはnullです");

}

【実行結果】
変数aはnullです

1 2	【実行結果】変数aはnullです

nullと空文字（Empty）は異なるもの

nullと空文字（Empty）は似ているようで同じものと勘違いしてしまいそうですが、次のリストのように明確な違いがあり、異なるものです。

NULL：何も定義されていない（何も入っていない）状態
空文字：長さ0の文字列

実際に nullと空文字が格納された変数を作成して、 null判定を行うサンプルコードを作成してみましょう。

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String str1 = null;  // nullを格納した変数
        String str2 = "";    // 空文字を格納した変数

        if (str1 == null) System.out.println("str1はnullです");
        if (str2 == null) System.out.println("str2はnullです");
    }
}

public class Main {

public static void main(String[] args) throws Exception {

String str1 = null; // nullを格納した変数

String str2 = ""; // 空文字を格納した変数

if (str1 == null) System.out.println("str1はnullです");

if (str2 == null) System.out.println("str2はnullです");

}

上のコードを実行すると次のような結果となります。

【実行結果】
str1はnullです

1 2	【実行結果】 str1はnullです

str2の判定で、 null以外と判定されてコンソールに何も出力されていないことから、空文字は nullとは異なるものだと言うことがわかります。

Optionalを使ったnullの新しい扱い方

Java 8で java.util.Optionalクラスが追加され、 nullの新しい扱い方ができるようになりました。

java.util.Optionalは、 nullの可能性がある変数をうまく取り扱うクラスで、例えば次のコードのように、 nullの判定と nullでない場合のメソッド呼び出しを１行で記述できたりします。

opt.ifPresent(f -> System.out.println("値がnull以外のときだけ呼び出される処理"));

1	opt.ifPresent(f -> System.out.println("値がnull以外のときだけ呼び出される処理"));

今回は、簡単に Optionalクラスの代表的な使い方を紹介します。

「Optional.ifPresent」メソッド

値が null以外の場合のみ、引数で指定しらラムダ式が実行されるメソッドです。

import java.util.Optional;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String str = "test";
        final Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str);
        opt.ifPresent(f -> System.out.println("strがnull以外のときだけ呼び出されます")); 
    }
}

import java.util.Optional;

public class Main {

public static void main(String[] args) throws Exception {

String str = "test";

final Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str);

opt.ifPresent(f -> System.out.println("strがnull以外のときだけ呼び出されます"));

}

「Optional.ifPresentOrElse」メソッド

値が null以外の場合のみ、引数で指定しらラムダ式が実行されるメソッドです。

import java.util.Optional;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String str = "test";
        final Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str);
        opt.ifPresentOrElse(
          e -> System.out.println("strがnull以外のときに呼び出されます"),
          () -> System.out.println("strがnullのときに呼び出されます")); 
    }
}

import java.util.Optional;

public class Main {

public static void main(String[] args) throws Exception {

String str = "test";

final Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str);

opt.ifPresentOrElse(

e -> System.out.println("strがnull以外のときに呼び出されます"),

() -> System.out.println("strがnullのときに呼び出されます"));

}

ポテパンダの一言メモ

java.util.Optional.ifPresentOrElseメソッドは、Java 9で追加されたAPIです。Java 8の java.util.Optionalクラスにはメソッドは存在しないため注意しましょう。

nullを理解してバグの起きないプログラムを作ろう

nullと一体何なのかという話から、 nullを判定する方法や、新しい Optionalクラスの使い方まで紹介してきました。

nullを正しく理解し、 NullPointerExceptionなどのエラーが発生しないプログラムを作成しましょう。

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