托尼·霍尔(Tony Hoare), 计算机科学家，因程序设计语言定义与设计方面的杰出贡献获得 1980 年的图灵奖。快速排序算法的发明者。

本文不会讨论霍尔发明的快速排序算法，而是介绍另一个来自霍尔，如今仍然被程序员在编程语言中广泛使用的一个设计：null 引用。

null 引用被霍尔称为"十亿美元错误"，是霍尔 1965 年设计 ALGOL W 语言时提出的。

《Java 实战》中提到，在 Java 程序开发中使用 null 会带来理论和实际操作上的种种问题：

• 它是错误之源

• 会使你的代码膨胀

• 自身毫无意义

• 破坏了 Java 的哲学

• 在 Java 的类型系统上开了口子

霍尔的名言：

我把它叫做我的“十亿美元错误”，就是在 1965 年发明了空引用...... 我无法抵挡放进一个空引用的诱惑，仅仅是因为实现起来非常容易。

引入了空引用的编程语言，在访问引用之前，需要显式检查引用是否有效。

Java

下图第 46 行代码定义的 print 方法，输入参数是一个类型为 Integer 的引用。在调用引用之前，需要先判断其是否是空引用，否则程序执行时就会出现运行时异常。

ABAP

使用 CHECK X IS NOT INITIAL 进行防御，如果 X 为空引用，则不会执行 CHECK 语句的下一条语句。

严谨的德国人，在霍尔教授 null 引用的基础上，又设计出 IS BOUND, IS NOT INITIAL 和 IS ASSIGNED 这几种判断逻辑。

• IS BOUND: 它检查引用变量是否包含有效引用。 另一方面，即使引用数据对象从堆栈中删除，包含堆栈引用的数据引用变量也可能变得无效。

• IS ASSIGNED: 检查是否将内存区域分配给 field symbol. 如果字段符号指向内存区域，则表达式为真。

• IS INITIAL: 检查操作数操作数是否为初始值。 如果操作数包含其类型兼容的初始值，则表达式为真。

JavaScript

第 10 行的 print 方法内部，用 && 操作符的短路逻辑(short-circuit)特性来实现空引用的检测：如果传入的 oPrinter 是空引用，则不会执行 && 后面的 print 调用。

而 TypeScript 提供的可选链(Optional Chaining)，则可以在语言层面优雅地避免这个问题。

下面的 TypeScript 代码，使用问号构造了一个可选链。如果 a 为空，则表达式 a?.b 直接返回 undefined 给变量 val，而不会试图去执行 a.b

上图 TypeScript 代码，编译之后生成的 JavaScript 代码如下图所示，我们可以把 TypeScript 的可选链看成 JavaScript 用三元表达式实现的语法糖。

为了减轻 Java 程序员每次使用引用之前，显式进行非空检查的工作量，Java 8 引入了一个新的工具类：Optional.

Optional 仅仅是一个不含任何业务逻辑的包裹类，其 value 字段指向了真正的业务类。

下图是一个使用 Optional 工具类的例子，第 11 行的 filter 方法，传入的是一个通过 Lambda Function 实现的过滤条件。这行语句的语义是，对 anotherName 包含的字符串，进行过滤操作，检查 another 实例的 value 字段存储的引用，是否满足过滤条件(字符串长度小于 6)：

Optional.filter 方法，无论过滤条件是否满足，返回的类型均为 Optional，便于链式调用。

我第 10 行传入 Optional 对象的字符串，显然长度远远大于 6，所以 filter 方法返回一个新的 Optional 对象，其 value 字段为 null.

对于 filter 调用返回的 Optional 对象，我们可以继续调用 orElse，设置一个默认值。下图第 14 行用 orElse 实现的逻辑，语义是：如果 shortName 包裹的 value 字段为空，则返回 orElse 方法传入的默认值。

Java 8 的 Optional 工具类并不像 TypeScript 的可选链一样，后者是语言层面提供的特性，而 Optional 仅仅是开发包里的一个工具类。

比如 Optional 的静态方法 of，其实现仅仅是新建一个 Optional 对象，去包裹传入的 value 引用：

orElse 方法，内部实现也是一个简单的三元表达式。

看这样一个极端的例子：

Outer 类有一个字段 nested，类型为 Nested 类。Nested 类有一个字段 inner，类型为 Inner 类。Inner 类包含了字段 foo，类型为 String，值为 Jerry：

如果想从 Outer 类的实例出发，写一段比较健壮的代码，打印出深藏在 Inner 类里的 foo 字段，常规的写法和使用 Optional 的写法分别位于下图 test1 和 test2 方法，大家可以比较下，更喜欢哪一种？

值得一提的是，类似 Java Optional.orElse 方法，在 ABAP 里也存在基于语言层面的支持。

下图是 ABAP 740 的新语法：

上面的新语法，翻译成传统的 ABAP 代码如下：

由此可见，新的 ABAP 内表读取的语法比较简洁，能少写 3 行代码。

但是新语法有一个缺陷：如果 it_data 内表，不存在 object_ext 的值为 cl_crm_prodil_bo_names=>gc_prod_root 的记录，此时程序执行会被终止，抛出异常 CX_SY_ITAB_LINE_NOT_FOUND：

当然针对这种情况，ABAP 也有对应的解决方案。

下图测试代码第 17 行会抛出异常，而 19 行不会。从语义上容易理解：如果内表 lt_data 里不存在 name 为 Spring2 的记录，则返回开发者使用 DEFAULT VALUE 关键字指定的一个结构，作为默认值。

第 19 行执行完毕后，结构 ls3 的 name 字段为 SpringInvalid, value 为 999.

本文从霍尔教授 1965 年提出的 null 引用作为切入点，向大家分享了 Jerry 工作中同空引用打交道的一些经历，感谢阅读。