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☕️[Java] NullPointerException
Java Programming Language

NullPointerException

택배를 보낼 때 주소지 없이 택배를 발송하려면 어떤 문제가 발생할까요?
만약 참조값 없이 객체를 찾아가면 어떤 문제가 발생할까요?

  • 이 경우 NullPointerExecption이라는 예외가 발생하는데, 개발자를 가장 많이 괴롭히는 예외입니다.
  • NullPointerExecption은 이름 그대로 null을 가리리키다(Pointer)인데, 이때 발생하는 예외(Exception)입니다.
  • null은 없다는 뜻이므로 결국 주소가 없는 곳을 찾아갈 때 발생하는 예외입니다.

  • 객체를 참조할 때는 .(dot)을 사용합니다.
    • 이렇게 하면 참조값을 사용해서 해당 객체를 찾아갈 수 있습니다.
    • 그런데 참조값이 null이라면 값이 없다는 뜻이므로, 찾아갈 수 있는 객체(인스턴스)가 없습니다.
      • NullPointerExecption은 이처럼 null.(dot)을 찍었을 때 발생합니다.

예제를 통해서 확인해봅시다.

package ref;

public class NullMain2 {

  public static void main(String[] args) {
    Data data = null;
    data.value = 10; // NullPointerException 예외 발생
    System.out.println("data = " + data.value);
  }
}
  • data 참조형 변수에는 null 값이 들어가 있습니다.
    • 그런데 data.value = 10 이라고 하면 어떻게 될까요?
data.value = 10;
null.value = 10 // data에는 null 값이 들어있습니다.
  • 결과적으로 null 값은 참조할 주소가 존재하지 않는다는 뜻입니다.
    • 따라서 참조할 객체 인스턴스가 존재하지 않으므로 다음과 같이 java.lang.NullPointerExecption이 발생하고, 프로그램이 종료됩니다.

      참고로 예외가 발생했기 때문에 그 다음 로직은 수행되지 않습니다.

실행 결과

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: Cannot assign field "value" because "data" is null at ref.NullMain2.main(NullMain2.java:7)

멤버 변수와 null

앞선 예제와 같이 지역 변수의 경우에는 null 문제를 파악하는 것이 어렵지 않습니다.

  • 다음과 같이 멤버 변수가 null인 경우에는 주의가 필요합니다.

Data

package ref;

public class Data {
  int value;
}

BigData

package ref;

public class BigData {
  Data data;
  int count;
}
  • BigData 클래스는 Data data, int count 두 변수를 가집니다.

NullMain3

package ref;

public class NullMain3 {

  public static void main(String[] args) {
    BigData bigData = new BigData();
    System.out.println("bigData.count=" + bigData.count);
    System.out.println("bigData.data=" + bigData.data);

    // NullPointerException
    System.out.println("bigData.data.value=" + bigData.data.value);
  }
}

실행 결과

bigData.count=0
bigData.data=null
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: Cannot read field "value" because "bigData.data" is null at ref.NullMain3.main(NullMain3.java:11)

BigData를 생성하면 BigData의 인스턴스가 생성됩니다.
이때 BigData 인스턴스의 멤버 변수에 초기화가 일어나는데, BigDatadata 멤버 변수는 참조형이므로 null로 초기화 됩니다.
count 멤버 변수는 숫자이므로 0으로 초기화가 됩니다.

  • bigData.count를 출력하면 0이 출력됩니다.
  • bigData.data를 출력하면 참조값인 null이 출력됩니다. 이 변수는 아직 아무것도 참조하고 있지 않습니다.
  • bigData.data.value를 출력하면 data의 값이 null이므로 null.(dot)을 찍게 되고, 따라서 참조할 곳이 없으므로 NullPointerException 예외가 발생하게 됩니다.

예외 발생 과정

bigData.data.value
x001.data.value // bigData는 x001 참조값을 가집니다.
null.value // x001.data는 null 값을 가집니다.
NullPointerExecption // null 값에 .(dot)을 찍으면 예외가 발생합니다.

“이 문제를 해결하려면 Data 인스턴스를 만들고 BigData.data 멤버 변수에 참조값을 할당하면 됩니다.”

NullMain4

package ref;

public class NullMain4 {

  public static void main(String[] args) {
    BigData bigData = new BigData();
    bigData.data = new Data();
    
    System.out.println("bigData.count=" + bigData.count);
    System.out.println("bigData.data=" + bigData.data);

    System.out.println("bigData.data.value=" + bigData.data.value);
  }
}

실행 결과

bigData.count=0
bigData.data=ref.Data@3a71f4dd
bigData.data.value=0

실행 과정

bigData.data.value
x001.data.value // bigData는 x001 참조값을 가집니다.
x002.value // x001.data는 x002 값을 가집니다.
0 // 최종 결과

참고: xoo1x002sudo code입니다.

정리

  • NullPointerException이 발생하면 null값에 .(dot)을 찍었다고 생각하면 문제를 쉽게 찾을 수 있습니다.”