dart学习第 10 节： 空安全（上）—— 为什么需要空安全？

叽哥
155 阅读5分钟

从今天开始，我们将深入探讨 Dart 语言中一个非常重要的特性 ——空安全（Null Safety） 。空安全是 Dart 2.12 引入的重大特性，它从根本上改变了我们处理空值的方式，让代码更健壮、更可靠。本节课我们先理解 “为什么需要空安全” 以及它的基础概念。

一、空指针异常：程序员的 “噩梦”

在开始学习空安全之前，我们先搞清楚一个问题：为什么要费劲引入空安全？答案很简单 —— 为了消灭空指针异常（Null Pointer Exception，简称 NPE） 。

1. 什么是空指针异常？

当你试图访问一个值为 null 的变量的属性或调用其方法时，就会触发空指针异常。比如：

void main() {
  String name; // 未初始化的变量（在非空安全模式下默认可为 null）
  print(name.length); // 尝试访问 null 的 length 属性
}

在没有空安全的情况下，这段代码会在运行时崩溃，抛出类似 NoSuchMethodError: The getter 'length' was called on null 的错误。

2. 空指针异常的危害（生产环境案例）

空指针异常看似简单，却是生产环境中最常见的崩溃原因之一，可能造成严重后果：

  • 用户体验受损：App 突然闪退，导致用户数据丢失或操作中断。

    • 案例：某购物 App 在结算页面因未判断地址是否为 null，导致用户付款后订单崩溃，引发大量投诉。

  • 经济损失：服务端程序因 NPE 崩溃，可能导致服务中断。

    • 案例：某支付系统在峰值时段因空指针异常宕机 10 分钟，直接损失数百万交易流水。

  • 调试困难：运行时异常往往需要结合具体场景复现，尤其是在复杂系统中，定位 null 出现的位置可能耗费大量时间。

3. 为什么空指针异常如此普遍？

根本原因是：在传统编程模式中，变量是否允许为 null 是模糊的。

  • 开发者可能忘记初始化变量
  • 函数返回值可能在某些边缘 case 下为 null
  • 调用者可能误传 null 作为参数

这些问题在代码量庞大或多人协作时尤为突出。


二、Dart 空安全的核心思想：“明确可空性”

Dart 空安全的解决方案可以总结为一句话：让变量的可空性变得明确，由编译器在编译时检查，而不是等到运行时崩溃。

简单说就是：

  • 默认情况下，所有变量都是非可空的（不能为 null）
  • 如果变量可能为 null，必须显式声明为可空类型

这种设计将空指针异常的检测从 “运行时” 提前到 “编译时”，让错误在开发阶段就能被发现。


三、非可空类型与可空类型

1. 非可空类型（Non-nullable）

在空安全模式下，未加任何修饰的类型都是非可空的，必须被初始化且不能赋值为 null。

void main() {
  String name; // 错误：非可空变量必须初始化
  name = null; // 错误：不能将 null 赋值给非可空类型
  print(name);

  // 正确写法：声明时初始化
  String username = "dart";
  int age = 20;
  bool isStudent = true;

  // 正确：后续赋值也不能为 null
  username = "flutter"; // ✅
  // username = null; // ❌ 编译错误
}

非可空类型的变量从诞生到销毁，始终保证有一个有效值，彻底避免了因意外 null 导致的崩溃。

2. 可空类型（Nullable）

如果变量可能为 null，需要在类型后加 ? 修饰符，声明为可空类型。

void main() {
  // 可空类型变量可以初始化为 null 或具体值
  String? name = null; // ✅
  int? age = 20; // ✅

  // 可空类型变量可以后续赋值为 null
  name = "dart"; // ✅
  name = null; // ✅

  age = null; // ✅
}

? 就像一个 “标签”，告诉编译器和其他开发者：“这个变量可能为 null，使用时要小心！”

3. 可空类型的使用限制

正因为可空类型可能为 null，Dart 对其使用施加了限制：不能直接访问可空变量的属性或方法。

void main() {
  String? name;

  // 错误：直接访问可空变量的属性
  print(
    name.length,
  ); // ❌ 编译错误：The property 'length' can't be unconditionally accessed because the receiver can be 'null'.

  // 正确：先判断不为 null 再使用（类型提升）
  if (name != null) {
    print(name.length); // ✅ 此时编译器知道 name 不为 null
  }
}

这个限制是关键 —— 它强制开发者处理 null 情况，避免了无意识的空指针调用。


四、编译时检查 vs 运行时检查

空安全的核心价值在于将空指针异常的检查从 “运行时” 提前到 “编译时”，这两者有本质区别：

维度编译时检查（空安全）运行时检查（传统模式）
发生时机代码编写 / 编译阶段程序运行阶段（可能在生产环境）
发现方式编译器直接报错，无法通过编译程序崩溃，抛出异常
影响范围仅开发者可见，不影响用户可能导致服务中断、用户数据丢失等严重后果
修复成本开发阶段即可修复，成本低需复现问题、定位原因，复杂系统中修复成本高
可靠性从源头避免空指针异常，代码更可靠依赖开发者手动判断 null，容易遗漏边缘 case

举例说明：

// 编译时检查（空安全模式）
void printLength(String? text) {
  // 编译错误：提示 text 可能为 null
  print(text.length); // ❌ 开发者立即知道需要处理 null
}

// 修复后：
void printLength(String? text) {
  if (text != null) {
    print(text.length); // ✅ 编译通过，运行时绝不会因 text 为 null 崩溃
  } else {
    print("文本为空");
  }
}

在传统非空安全模式下，这段代码能正常编译，但当 text 为 null 时，会在运行时崩溃。而空安全模式下，编译器会强制开发者处理 null 情况，从根本上避免了这类错误。

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