Null Kısıtlı ve Null İzinli Türler

Null-Restricted and Nullable Types (Preview)

Özet

Java türlerinde null kabul eden veya reddeden nullness işaretleyicilerini destekleyen önizleme dil özelliği.

Hedefler

• Java'nın başvuru türlerini geliştirerek programcıların null başvurusu bekleyip beklemediğini ifade edebilmesini sağlamak
• Farklı nullness özelliklerine sahip türler arasında dönüşümü desteklemek ve hatalı işlenen null değerler için uyarılar sunmak
• Mevcut Java koduyla uyumlu olmak ve yeni özelliğin kademeli olarak benimsenmesini desteklemek
• Null reddeden türlerdeki değişkenlerin ilk okunmalarından önce başlatılmasını garanti etmek
• Ayrı derlenmiş sınıflarda bile null reddeden türleri çalışma zamanında zorunlu kılmak
• Çalışma zamanı optimizasyonu için gerekli meta veriyi ve bütünlük güvencelerini sağlamak

Hedef Dışı

• Mevcut kodu otomatik olarak yeniden yorumlamamak
• Tüm null değerlerin açıkça ele alınmasını zorunlu kılmamak
• İlkel türlere ilişkin değişiklikleri içermemek
• Dil iyileştirmelerini standart kütüphaneye uygulamamak

Motivasyon

• Java programlarında String türündeki bir değişken, bir String nesnesi başvurusu ya da null değeri taşıyabilir
• Bir değişkenin null kabul edip etmeyeceği açıkça ifade edilemediğinden karışıklık ve hatalar oluşabilir
• Geliştiricilerin bir türün parçası olarak null değerleri destekleyip desteklemediğini ya da bekleyip beklemediğini belirtebileceği araçlara ihtiyaç vardır

Açıklama

Nullness özellikleri ve işaretleyiciler

• Başvuru türleri nullness'i isteğe bağlı olarak ifade edebilir
• Foo!, null içermeyen null-kısıtlı türdür
• Foo?, null içeren null izinli türdür
• Varsayılan olarak Foo için nullness belirtilmemiştir

Alan ve dizi başlatma

• Null-kısıtlı alanlar veya diziler kullanılmadan önce mutlaka başlatılmalıdır
• Başlatılmamış null-kısıtlı bir alan okunursa istisna oluşur

İfade nullness'i ve dönüşümler

• Java derleyicisi her ifadenin nullness'ini belirler
• Nullness dönüşümleri sayesinde farklı nullness'e sahip ifadeler ele alınabilir
• Daraltıcı nullness dönüşümleri çalışma zamanında NullPointerException üretebilir

Çalışma zamanı null denetimi

• Daraltıcı nullness dönüşümü gerçekleştiğinde NullPointerException oluşur

Tür değişkenlerinin nullness'i

• Tür değişkenleri de nullness ifade edebilir
• Null-kısıtlı ve null izinli tür değişkenleri, generic kod içinde belirli nullness varsayımlarını ifade eder

Tür bağımsız değişkenleri ve sınırlar

• Tür bağımsız değişkenleri nullness ifade edebilir ve bu API'nin nullness'ini etkiler
• Nullness'i uyuşmayan tür bağımsız değişkenleri uyarı üretebilir

Metot override etme ve tür bağımsız değişkeni çıkarımı

• Nullness, metot imzalarının aynı olup olmadığını belirlerken göz ardı edilir
• Override edilen metotların dönüş türleri nullness dönüşümleriyle dönüştürülebilir

Derleyici uyarıları

• Null-kısıtlı türler oluşturmak yeni derleme zamanı hatalarına yol açabilir
• Daraltıcı nullness dönüşümleri, null-hostile işlemlerde ? türünün kullanımı vb. durumlar uyarı üretebilir

Derleme ve sınıf dosyası gösterimi

• Null işaretleyicilerinin çoğu sınıf dosyalarında kaldırılır
• Yeni NullRestricted özniteliği, bir alanın null değere izin vermediğini gösterir

Çekirdek yansıma

• Foo!.class veya Foo?.class literalleri yoktur
• Yeni RuntimeType API'si, çalışma zamanında null-kısıtlı varyantları açıklar

Tamamlayıcı değişiklikler

• Geleneksel serileştirme, null-kısıtlı alanlar ve dizilerle uyumlu değildir
• javadoc, nullness işaretleyicilerini içerir
• java.lang.reflect.Type ve javax.lang.model API'leri nullness'i kodlar

Alternatifler

• Java ekosistemindeki çeşitli geliştirme araçları null takibini kendi başına uygular
• Diğer programlama dilleri nullness'i tür sisteminde takip eder
• Çalışma zamanında nullness zorlaması, açık denetimlerle veya Objects.requireNonNull çağrılarıyla uygulanabilir

Bağımlılıklar

• Flexible Constructor Bodies (Second Preview) gereklidir
• Null-Restricted Value Class Types (Preview) ve JEP 402: Enhanced Primitive Boxing (Preview) gibi gelecekteki çalışmalarla bağlantılıdır

GN⁺ Özeti

• Bu JEP, Java'da null değerleri açık biçimde ele almayı sağlayan araçlar sunarak kodun kararlılığını ve okunabilirliğini artırır
• Null-kısıtlı ve null izinli türlerin tanıtılması, null başvurularından kaynaklanan hataları azaltabilir
• Mevcut kodla uyumludur ve kademeli olarak benimsenebilir; bu da geliştiricilere esneklik sağlar
• Diğer dillerle karşılaştırıldığında Java'nın null işleme yeteneklerini güçlendirebilir
• Benzer işlev sunan araçlar arasında Kotlin'in null-safety özelliği bulunur

[GN⁺]

Hacker News görüşleri

• C# ve Kotlin'in null işleme yaklaşımlarının karşılaştırılması

  • C#'ta projede nullability etkinleştirildiğinde tüm değişkenler varsayılan olarak non-null olarak bildirilir
  • Kotlin de benzer, ancak geriye dönük uyumluluk gereksinimi yoktur
  • Kotlin, lateinit var bildirimiyle başlatılmamış non-nullable değişkenlerin daha sonra başlatılabilmesini sağlar

• Yeni öneri hakkındaki görüşler

  • Mevcut değişkenler nullable, açıkça nullable ve açıkça non-nullable olarak ayrılıyor
  • Özellikle legacy codebase'lerde nullability sorunlarını çözme zorunluluğu olmaması açısından C# yaklaşımı daha iyi görünüyor
  • Ancak C# yaklaşımı, codebase içindeki nullability sorunlarını hemen görünür kılıyor

• nullness-narrowing otomatik dönüşümüyle ilgili endişeler

  • Otomatik dönüşüm yanlış bir his veriyor
  • Bazı durumlarda derleyici hatası üretilmesi gerekir
  • Açık dönüşüm daha güvenlidir

• Tüm değişkenleri varsayılan olarak non-null olarak işaretleme yöntemine duyulan ihtiyaç

  • Paket veya dosya düzeyinde tüm değişkenleri non-null olarak işaretleyebilecek bir yönteme ihtiyaç var
  • Aksi halde neredeyse her değişkende T! sözdizimini kullanmak gerekir ve bu da kodu karmaşıklaştırır

• Java'da dil düzeyinde açık optionality özelliğine duyulan ihtiyaç

  • Kotlin ve TypeScript deneyimine göre dil düzeyindeki destek daha iyidir
  • Java'daki NullAway gibi araçlar zahmetlidir

• Dil iyileştirmelerini standart kütüphaneye uygulamama kararısına yönelik eleştiri

  • PHP kullanım deneyiminde standart kütüphaneyle etkileşim zahmetliydi
  • Bu ifade gücünün standart kütüphaneye de eklenmesi gerekiyor

• Derleme zamanı uyarılarını hataya yükseltmenin kolay bir yoluna duyulan ihtiyaç

  • Java ağırlıklı olarak statik tipli bir dil olduğundan dinamik davranışlar eklemek iyi değildir

• Varsayılan olarak non-nullable, immutable ve dar kapsamlı ayarlara duyulan ihtiyaç

  • Yeni tasarım kararları çoğu zaman anlık kolaylık uğruna güvenli yolu terk ediyor
  • Birçok dil ve teknolojide bu sorunlar nedeniyle çok sayıda hata ortaya çıkıyor

• Hack dilindeki null işleme deneyimi

  • Hack'in tip sisteminde nullness önemli bir parçadır
  • Nullable dizilerle ilgili soru
  • Java'da tüm legacy kod nullability varsaydığı için bu bir sorun haline geliyor

• Bu özelliğin Java SDK'ya uygulanıp uygulanamayacağına dair soru

  • Legacy koda bunun nasıl uygulanabileceği konusunda soru işaretleri var

• İlgili bağlantılar

  • NullAway
  • Hack nullable type belgeleri
  • JEP bağlantısı