2015/08/03

Null 造成了數十億的損失 Null Reference is the Billion Dollar Mistake

Tony Hoare 是 Quick Sort 的發明者、發明 Hoare logic 用來驗證程式的正確性，同時也是 Null Reference 的發明者，1980 ACM Turing Award 的得主。

在 2009 年的 conference 中，他主講了一個主題Null References: The Billion Dollar Mistake, 8/25 2009，Null Reference 造成了系統一些不可預期的錯誤，間接就等於是大量的金錢損失。

Null 的問題是語意不清，字面上的意思是「空」、「無」、「沒有」、「不存在」，Java 開發者常常會在 method 不需要傳送任何東西時傳回 return null。

然而吊詭的是，明明在那個 method 的定義上，就要回傳一個物件，使用這個 method 的開發者，並不一定會知道，這個 method 回傳的物件有可能會是 null，這就造成了 NullPointerException 問題，而這個 Exception 沒辦法在編譯時期就被發現，只能在運作時期產生出來，並在 JVM 直接造成系統停止運作。

這常會造成一種開發的循環，開發者說程式寫好了，上線測試了一段時間，怎麼系統突然掛掉了，然後找開發者去問，第一時間會回答不知道為什麼，然後去伺服器上取 log，找了半天，才發現出了 NullPointerException，然後就修改程式，判斷一下是不是 null，又重演一次上面的循環。

回頭來看看作者對 Null Reference 的看法：1965年時，我正在設計程式語言 ALGOL W ，這是第一個 comprehensive type system for reference in OO language，目標是確保每一個 object reference 都是安全可用的，而且可以由 compiler 自動檢查。

但是他卻沒辦法抗拒將 Null Reference 放進實作中，因為它實在是太容易實作出來了，而 Null 造成了 innerable errors, vulnerabilities 與 system crash，間接等於近四十年來造成了數億元的損失。

要避免遇到 NullPointerException，唯一的解決方法就是完全不使用 null，不過，剛說完不使用 null 可能馬上就會被打臉，因為 RDBMS 的資料欄位中，設計時為了節省儲存實體的硬碟空間，通常預設值都是 null。

Java 8 提出要用 Optional 處理 null，scala 也建議要使用 Option/Some/None Pattern，當語言的設計本身難免都會有一些誤區，也就是 Anti-Pattern，建議開發者要多深入了解語法的意義，並以「正確」的方式使用他們。

說避免不使用 null 還是夢想，還是得回頭提醒開發者，隨時都得要注意，除非確定該變數不是 null，否則一定要針對 null reference 進行處理，多寫一些檢查的程式碼，不會讓你的生命多浪費幾秒鐘，反而會讓系統更加穩定，不會發生不可預期的錯誤。