面试题：Java中Stream调试之常见异常排查

Question

在Java Stream代码中，你遇到过`NullPointerException`，请描述可能导致这个异常出现在Stream操作中的场景，并说明如何调试和解决它。

Answer 1

可能导致NullPointerException出现在Stream操作中的场景：

1. 数据源包含null元素：当Stream的数据源（如List、数组等）中存在null元素，而后续的Stream操作（如map、filter等）对这些null元素进行处理时，可能会引发NullPointerException。例如：

List<String> list = Arrays.asList("a", null, "c");
list.stream()
   .map(String::length)
   .forEach(System.out::println);

在上述代码中，map操作尝试调用null元素的length方法，从而导致NullPointerException。 2. 中间操作返回null：某些自定义的中间操作方法可能返回null，如果后续的Stream操作依赖于这个返回值，也会引发异常。例如：

class CustomMapper {
    public static Integer customMap(String s) {
        if (s == null) {
            return null;
        }
        return s.length();
    }
}
List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
list.stream()
   .map(CustomMapper::customMap)
   .filter(Objects::nonNull)
   .forEach(System.out::println);
// 如果不添加filter(Objects::nonNull)，当customMap返回null时，后续操作可能报错

3. 终端操作依赖于null值：例如reduce操作，如果初始值为null且流为空，或者累加器函数在处理过程中返回null，可能会导致NullPointerException。如：

List<Integer> numbers = Collections.emptyList();
Integer result = numbers.stream()
   .reduce(null, (a, b) -> a + b);
// 这里初始值为null且流为空，会导致NullPointerException

调试方法：

1. 添加日志输出：在Stream操作的关键节点（如map、filter等操作前后）添加日志输出，打印当前处理的元素，以确定哪个元素或操作导致了异常。例如：

List<String> list = Arrays.asList("a", null, "c");
list.stream()
   .peek(e -> System.out.println("Before map: " + e))
   .map(String::length)
   .peek(len -> System.out.println("After map: " + len))
   .forEach(System.out::println);

2. 使用调试工具：利用IDE（如IntelliJ IDEA、Eclipse等）的调试功能，在Stream操作的代码行设置断点，逐步调试代码，观察变量的值和执行流程，找出引发异常的具体位置。

解决方法：

1. 过滤掉null元素：在进行可能引发NullPointerException的操作之前，使用filter操作过滤掉null元素。例如：

List<String> list = Arrays.asList("a", null, "c");
list.stream()
   .filter(Objects::nonNull)
   .map(String::length)
   .forEach(System.out::println);

2. 提供默认值或进行空值处理：在map等操作中，对可能为null的输入提供默认值或进行空值处理。例如：

List<String> list = Arrays.asList("a", null, "c");
list.stream()
   .map(s -> s == null? 0 : s.length())
   .forEach(System.out::println);

3. 检查终端操作的初始值和累加器：对于reduce等终端操作，确保初始值合理且累加器函数不会返回null。例如：

List<Integer> numbers = Collections.emptyList();
Integer result = numbers.stream()
   .reduce(0, (a, b) -> a + b);
// 使用合理的初始值0