使用Null Object设计模式时没注意到这一点就相当于白用

在各种项目中，我们可能会反复看到类似下面这样的代码

returnReference = call_a_function()
if returnReference == null {
  // 如果函数返回的引用/指针为null，表示需要获取的对象/值不存在
  // 执行处理异常情况的逻辑
} else {
  // 需要的对象/值存在
  // 执行处理正常情况的主逻辑
  returnReference.doSomething()
}

也就是说，我们往往必须检查函数或方法的返回值，先确保其不为Null再调用上面的方法（向其发送消息）。这是因为对Null调用方法通常会报错（是的，存在不会报错的特殊情况）。当然，对于函数的参数，局部或全局变量等也需要相同的检查。

注：本文用首字母大写的Null泛指各种语言中的空指针或空引用；用代码体的null（PHP、Java）或nil（Go）特指对应语言中的空指针或空引用。

对Null调用方法有可能不报错吗？试试文末那段Go代码吧^_^

为了防止这种判断是否为Null的if else在项目中遍地开花，前辈程序员们发明了Null Object这一设计模式。该模式是用称为null object（空对象）的特殊对象来取代Null，改用这种仅带有空值和空方法的对象来表示不存在、未知、无意义等异常数据。

如图所示，用null object取代Null就能消除大量if else，使程序员聚焦于主逻辑，提升程序的可读性。

这样说可能太过抽象，我们还是先通过一个具体例子来体会一下Null Object设计模式的好处。

示例代码

假设我们要编写一个给小朋友使用的能播放各种动物叫声的程序。

我们先用PHP来编写这段程序。

interface Animal {
    public function makeSound();
}

class Dog implements Animal {
    public function makeSound() {
        echo "WOOF\n";
    }
}

class Cat implements Animal {
// ...
  
function makeAnimalFromAnimalType(string $animalType): Animal {
    switch ($animalType) {
        case 'dog':
            return new Dog();
        case 'cat':
            return new Cat();
        // ...
    }
}
  
makeAnimalFromAnimalType('dog')->makeSound();

我们这里用输出语句（echo语句）代替播放动物的叫声。如果小朋友想听小狗叫，这个程序就会通过makeAnimalFromAnimalType('dog')创建出Dog类的对象，然后调用上面的makeSound()方法，这样就会”听“到“汪汪汪“（WOOF）的叫声。小猫喵喵叫也是同样的逻辑。

但如果小朋友想知道小兔子怎么叫呢？

我们没有定义Rabbit类，而且也不知道兔子怎么叫。就算问了专家，知道了兔子的叫声，那狐狸怎么叫呢？小朋友总能想出叫声未知的动物。

这时Null Object模式就派上用场了。

首先我们定义出一个NullAnimal类①，并实现了makeSound()方法，只不过方法里什么也没有做。

class NullAnimal implements Animal { // ①
    public function makeSound() {
        // silence...
    }
}

function makeAnimalFromAnimalType(string $animalType): Animal {
    switch ($animalType) {
        case 'dog':
            return new Dog();
        case 'cat':
            return new Cat();
        default:
            return new NullAnimal();    // ②
    }
}

$animalType = 'rabbit';
makeAnimalFromAnimalType($animalType)->makeSound(); // ③ ..the null animal makes no sound

然后我们在函数makeAnimalFromAnimalType()中为所有叫声未知的动物统统返回new NullAnimal()②。

只需这两步，我们就可以放心对makeAnimalFromAnimalType()的返回值调用makeSound()了。因为该函数不会返回null③，也就防止后续代码对null调用makeSound()了。这就意味着无须再通过if makeAnimalFromAnimalType($animalType) == null进行判断了。

Java、Go等语言的代码与此大同小异，这里就不一一列举了。

怎么样，这个设计模式很简单吧。

需要特别注意的点在哪里

Null Object模式看似简单，但正如本文标题说的，里面有一个特别需要注意的点，一旦没处理好就等于前功尽弃。

在揭晓答案之前，我们再来重点看一看这个根据动物的名称返回动物类实例的makeAnimalFromAnimalType()的函数。

那么问题来了，如果把default分支返回的null object NullAnimal改为null或nil，会怎么样呢？

接下来会以PHP、Java和Go这三种主流语言为例。首先从PHP的代码看起。

<?php
function makeAnimalFromAnimalType(string $animalType): Animal {
    switch ($animalType) {
        case 'dog':
            return new Dog();
        case 'cat':
            return new Cat();
        default:
            return null;    // <--
    }
}

makeAnimalFromAnimalType("rabbit");
// Fatal error: Uncaught TypeError: makeAnimalFromAnimalType(): Return value must be of type Animal, null returned in ...

报错了！（有点意外吧）因为makeAnimalFromAnimalType()之后的类型提示: Animal强制要求该函数返回一个类型为Animal的值，而null不是。

再来看看Java中的情况。

interface Animal {
    void makeSound();
}

class Dog implements Animal {
// ..

class NullAnimal implements Animal {
// ..

public class AnimalSound {
    public static Animal makeAnimalFromAnimalType(String animalType) {
        switch (animalType) {
            case "dog":
                return new Dog();
            default:
                return null; // <--
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Animal rabbit = makeAnimalFromAnimalType("rabbit");    // ①
        rabbit.makeSound(); // ②
    }
}
  
// Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException: Cannot invoke "Animal.makeSound()" because "<local1>" is null at AnimalSound.main(...

可以看到，不同于PHP，在Java中，makeAnimalFromAnimalType()可以返回null①，但是在null上调用makeSound()会抛出空指针异常②。

关于一个声明返回类型为T的方法能否返回null这个问题，在2015年于上海举办的PHP大会上，一位程序媛小姐姐还问过PHP大神鸟哥，鸟哥当时感叹道：人家这是认真听讲了。这一幕的视频在🎬www.bilibili.com/video/BV1v6…

最后再来看看Go语言的makeAnimalFromAnimalType()能否返回nil。

type Animal interface {
    makeSound()
}

func makeAnimalFromAnimalTypes(animalType string) Animal {
    switch animalType {
    case "dog":
        return &Dog{}
    default:
        return nil
    }
}

func main() {
    rabbit := makeAnimalFromAnimalTypes("rabbit")
    rabbit.makeSound()
}
// panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference

Go和Java一样，makeAnimalFromAnimalTypes()可以返回nil，但是不能在它上面调用makeSound()。

绕了这么半天，一会能返回null/nil，一会又不能，到底想说明什么问题呢？不要着急。

结论

回想一下，我们就是为了避免项目中if reference == null {} else {}这样的代码遍地开花，才使用Null Object设计模式的。但使用该设计模式后，一旦本该返回null object（如new NullAnimal()）的地方返回了null/nil，就可能绕过编译器的类型检查（PHP看似没绕过去，但试试去掉函数后面的: Animal呢，是不是就绕过去了），导致又有可能对Null调用方法，进而是不是还要再if-else提前检查一下是不是Null呢，这不又回到了最初的情况！

所以使用Null Object设计模式时，要注意的点就是：应该返回null object的地方绝不能再返回null/nil了。

可明明定义出了NullAnimal，又怎么可能在makeAnimalFromAnimalTypes()的default分支返回null/nil呢？那不白定义了，不可能犯这种低级错误的。

但不要忘了，这里给出的毕竟只是最简单的示例代码。在实际的项目中，可能有各种类型的null object，有的表示不存在的订单，有的表示查无此人的用户，有的表示……。

而且考虑到历史遗留代码、技术债等原因，产生null object的地方可能散布在代码中的各个位置，可不一定都集中在类似makeAnimalFromAnimalTypes()这样的函数中。这就意味着本该返回null object却返回了Null的地方散布在整个项目中，我们必须确保每一处都没有返回Null。

也就是说，在确保每一处都没有返回Null之前，还是不能相信函数的返回值、参数、局部变量等绝不是Null。更糟糕的是，编译器不会帮助我们检查该不该返回Null，一切潜在错误都发生在程序运行时。

怎么样，这样看来是不是没注意到这一点，Null Object设计模式就相当于白使用了。

在Go语言中什么时候对nil调用方法不会报错呢？比如这段代码

// https://go.dev/play/p/QAugLYf2lE2
package main

import "fmt"

type dummyWriter struct{}

func (w *dummyWriter) Write(p []byte) (n int, err error) {
    // do nothing
    return 0, nil
}

func main() {
    var nullDummyWriter *dummyWriter
    fmt.Printf("%T %v\n", nullDummyWriter, nullDummyWriter)
  fmt.Fprintln(nullDummyWriter, "Hello World!") // <-- 在Fprintln内部对nil调用了Write()
}

// *main.dummyWriter <nil>