java - JVM 如何知道何时抛出 NullPointerException

Question

Java 虚拟机如何知道何时抛出 NullPointerException？如果对象为空，它是否会在我调用对象的每个方法之前检查它是否必须抛出 NullPointerException？如果是这样，这不是很慢吗？

Answer 1

JVM 可以使用两种方法来“检测”空值。

• JVM 可以在使用引用之前显式测试引用的值。这代表了开销，但 JIT 编译器可以优化掉一些空测试。例如:

  1. 对 this 的方法调用不能产生 NPE。

  2. 如果 p 不是 volatile 而你这样写:

     if (p != null) { p.something(); }
     

     那么，就不需要 p.something() 中隐含的 null 检查。

  3. 如果 p 不是 volatile 而你这样写:

     p.something();
     p.somethingElse();
     

     然后不需要第二个隐含的 null 检查。

  还值得注意的是，空测试可能对具有深度管道的 CPU 的性能影响为零。这将取决于本地化的内存访问模式，以及编译器/硬件是否能够安排测试指令与(比如)内存提取或存储重叠。

• JVM 可以使用虚拟内存硬件实现 null 检查。 JVM 将其虚拟地址空间中的第 0 页映射到一个不可读 + 不可写的页面。由于 null 表示为零，因此当 Java 代码尝试取消引用 null 时，这将尝试访问不可寻址的页面，并导致操作系统发出“段错误”信号到 JVM。 JVM 的段错误信号处理程序可以捕捉到这一点，找出代码正在执行的位置，然后在适当线程的堆栈上创建和抛出一个 NPE。

  这很复杂而且相当昂贵。但是，只要 NPE 在应用程序中很少发生，费用就无关紧要。