Java 物件陣列 NullPointerException 根因與正確初始化姿勢

錯誤現場

Data[] da = new Data[10]; // 僅分配引用陣列
da[0].setValue(1); // 拋出 NullPointerException

根本原因

new Data[10] 在堆上分配一個長度為 10 的引用陣列，每個槽位預設值為 null。並不會自動構建 10 個 Data 物件。

正確初始化三種模式

1. 靜態已知資料：陣列初始化器

Data[] da = {
    new Data(1),
    new Data(2),
    new Data(3)
};

2. 動態構建：循環 new 每個元素

Data[] da = new Data[10];
for (int i = 0; i < da.length; i++) {
    da[i] = new Data(); // 關鍵：為每個槽位分配物件
    da[i].setId(i);
}

3. 流式 API（Java 8+）

Data[] da = IntStream.range(0, 10)
    .mapToObj(i -> new Data(i))
    .toArray(Data[]::new);

常見誤區對比

最佳實踐建議

1. 優先使用 List<Data>：避免固定長度限制，內建擴容、迭代、流式操作。
2. 必須用陣列時：緊接著分配循環，或用 Arrays.setAll(da, i -> new Data(i)) (Java 8)。
3. 防禦性編程：存取前檢查 if (da[i] != null) 或使用 Objects.requireNonNull(da[i])。
4. 工廠方法封裝：Data[] createArray(int n) { return IntStream.range(0,n).mapToObj(Data::new).toArray(Data[]::new); }

除錯技巧

• IDE 斷點查看陣列內容：顯示 null 即未初始化。
• 啟用 -Xcheck:jni 捕獲本地代碼空指針。
• 靜態分析工具：SpotBugs 會報警 NP_NULL_ON_SOME_PATH_FROM_RETURN_VALUE。

記住：陣列存的是「遙控器」，new 陣列只是造了一堆空遙控器槽，每台車（物件）還得單獨 new 出來再綁定。