[Java] null 참조로 인해 발생하는 문제

Java에서 null은 참조 타입 변수가 아무 객체도 가리키지 않음을 나타내는 특수한 리터럴이다. null은 객체가 아니며, 모든 참조 타입에 할당 가능하지만 주소값이 0x0으로 고정되어 메모리 접근이 차단된다.

null의 본질적 특성

• 리터럴 타입: null은 키워드가 아닌 리터럴로 분류되며, instanceof 연산자로 확인 시 항상 false 반환(null은 Object가 아니기 때문)
• 타입 시스템: 모든 참조 타입(클래스, 인터페이스, 배열)에 할당 가능하지만 기본형(int 등)에는 직접 할당 불가

특성	설명
주소값	0x0으로 고정되어 실제 메모리 접근 차단
메모리 레이아웃	객체 헤더 없이 단순 0값 저장
타입 캐스팅	어떤 참조 타입으로도 캐스팅 가능
초기화 기본값	클래스 멤버 변수의 경우 자동으로 null 초기화

null 참조로 인해 발생하는 문제

1. 에러의 근원: NullPointerException (NPE)

Java 애플리케이션 크래시의 70% 이상이 NPE와 직접 연관되어 있다는 연구 결과가 있을 정도로 흔한 문제이다.

String street = user.getAddress().getStreet(); // 어느 단계에서 null이 발생할지 예측 불가

• 문제 발생 패턴
  • 메서드 체이닝 사용 시 특정 단계에서 null 반환
  • 외부 시스템(DB/API) 응답이 예상치 못하게 null인 경우

2. 코드 가독성 저하: "깊은 의심(Deep Doubt)"

null 체크 로직이 코드 복잡도(들여쓰기 수준)를 증가시킨다.

// 전형적인 null 체크 중첩
if (user != null) {
    Address addr = user.getAddress();
    if (addr != null) {
        City city = addr.getCity();
        if (city != null) {
            // 실제 로직
        }
    }
}

• 유지보수 문제점
  • 비즈니스 로직이 null 체크에 가려짐
  • 새로운 필드 추가 시 모든 관련 코드 수정 필요
• 대안: Java 8 Optional 활용

Optional.ofNullable(user)
    .map(User::getAddress)
    .map(Address::getCity)
    .ifPresent(city -> { /* 로직 */ });

 

3. null의 의미적 모호성(아무 의미가 없음)

null은"값 없음"을 표현하는 표준화된 방법이 없어 다양한 해석이 가능하다.

상황	null의 해석	적절한 대안
사용자 전화번호 조회	정보 미제공 vs 권한 없음	Optional.empty()+ 예외 처리
API 응답	실패 vs 유효한 빈 결과	HTTP 404 vs 빈 JSON 배열
캐시 시스템	캐싱 x vs 캐시 만료	별도 상태 값(EXISTS/NOT_FOUND)

• 코틀린 언어는 기본 null 안전성(null safety) 채택

4. 자바 철학 위반

Java의 핵심 설계 원칙 중 하나는 메모리 주소 직접 접근 방지이지만, null은 이를 훼손한다.

Object obj = null;
obj.toString(); // 포인터 역참조와 유사한 동작

 

5. 형식 시스템 붕괴: 타입 안전성 침식

null은 모든 참조 타입에 할당 가능한 암묵적 허점을 만든다.

List<String> names = Arrays.asList("A", null, "B");
names.forEach(s -> System.out.println(s.length())); // 런타임 NPE

 

• null이 전파되며 문제 발생 가능
  1. API 경계에서 null 유입
  2. 계층 간 전파 (DB → DAO → Service → Controller)
  3. 컬렉션 내 요소로 저장될 때 위험성 증대

문제 유형	전통적 접근	해결책
값 없음 표현	return null;	Optional<T>
매개변수 검증	수동if (param == null)	@NonNull어노테이션
API 설계	암묵적 null 허용	Null-safe 타입 시스템(코틀린)

 

 

컬렉션에서의 null 관리

전략	구현 예시	장점
초기화 강제	List<String> list = new ArrayList<>()	NullPointerException 방지
Optional 래핑	List<Optional<String>>	명시적 누락 값 표현
필터링	list.removeIf(Objects::isNull)	불필요한 null 제거

성능 고려사항

• 객체 생성 오버헤드: Optional을 사용하면 각 요소마다 별도의 객체가 생성되므로, 빈번한 연산에서는 오버헤드가 발생할 수 있다.
• 메모리 사용: 단순한 null 참조는 32비트 JVM에서 4바이트, 64비트 JVM에서 8바이트를 차지하는 반면, Optional 객체는 추가 메모리를 사용한다.
• 최적화 제한: JIT 컴파일러가 null 체크 코드나 Optional 관련 코드를 최적화하는 데 제약이 있을 수 있으므로, 성능 민감한 환경에서는 이러한 비용을 고려해야 한다.

 

 

참고 자료: 

모던 자바 인 액션 

https://www.upwork.com/resources/what-is-null-in-java

https://javanexus.com/blog/avoiding-null-in-java-collections-best-practices

Avoiding Null in Java Collections: Best Practices

https://javarush.com/ko/groups/posts/ko.470.null-java-