فرقِ sound null safe با null safe

null: یک کابوس همیشگی برنامه‌نویسان

اگر تجربه‌ای در دنیای برنامه‌نویسی داشته باشید، قطعاً با کلمه «null» آشنا هستید. این موجود مرموز و گاهی ترسناک، عامل اصلی یکی از بدنام‌ترین خطاهاست: NullPointerException یا Cannot read properties of null. این خطا که به درستی لقب «اشتباه میلیارد دلاری» را به خود اختصاص داده، می‌تواند در هر لحظه برنامه‌ی شما را از کار بیندازد و کابوسی برای توسعه‌دهندگان باشد.

تصور کنید به مهمانی تولدی دعوت شده‌اید و با هیجان جعبه‌های کادو را باز می‌کنید. یکی از جعبه‌ها را برمی‌دارید و با اشتیاق باز می‌کنید، اما… خالی است! تمام ذوق و هیجان شما ناگهان فروکش می‌کند. در برنامه‌نویسی، null دقیقاً همین حس را القا می‌کند. وقتی انتظار دارید یک مقدار یا شیء در جایی باشد، اما با «هیچی» مواجه می‌شوید، برنامه سردرگم شده و متوقف می‌شود.

User user = database.getUser(123);

String name = user.name; 

print('Hello, $name');

User user = database.getUser(123);
String name = user.name;
print('Hello, $name');

در اینجا، شما از برنامه می‌خواهید کاربر ۱۲۳ را از پایگاه داده بازیابی کرده، نام او را استخراج و سپس چاپ کند. اما اگر کاربر ۱۲۳ وجود نداشته باشد، تابع database.getUser(123) به جای یک شیء User، مقدار null را برمی‌گرداند. در خط بعدی، برنامه تلاش می‌کند تا name را از یک شیء null (جعبه خالی) بخواند، که نتیجه‌ای جز از کار افتادن برنامه نخواهد داشت. این سناریو، سال‌ها کابوس روزمره برنامه‌نویسان بوده است.

Null Safety: یک هشدار امنیتی

پس از سال‌ها دست و پنجه نرم کردن با خطاهای null، زبان‌های برنامه‌نویسی مدرن‌تر مانند تایپ‌اسکریپت، کاتلین و سی‌شارپ، رویکرد جدیدی را در پیش گرفتند: Null Safety. ایده اصلی این بود که حداقل «جعبه‌های خالی» را مشخص کنیم. به این ترتیب، دو نوع متغیر خواهیم داشت:

قانون این است که نمی‌توانید مستقیماً از یک متغیر Nullable استفاده کنید، مگر اینکه ابتدا بررسی کنید که آیا null است یا خیر. کامپایلر در زمان کامپایل (قبل از اجرای برنامه) به شما هشدار می‌دهد که ممکن است با یک مقدار null روبرو شوید و باید آن را مدیریت کنید. این یک پیشرفت عالی بود و به کاهش بسیاری از خطاهای زمان اجرا کمک کرد.

بنابراین، Null Safety یک سیستم «خوش‌بینانه» است؛ به شما هشدار می‌دهد، اما تضمین نمی‌کند.

Sound Null Safety: یک گاوصندوق ضدگلوله

اینجاست که Sound Null Safety وارد می‌شود، مفهومی که در زبان دارت (از نسخه ۲.۱۲ به بعد) و سوئیفت اپل پیاده‌سازی شده است. کلمه کلیدی اینجا «Sound» است. در علوم کامپیوتر، «Sound» به سیستمی اشاره دارد که از نظر ریاضی اثبات شده و هیچ راه فراری برای دور زدن قوانین آن وجود ندارد. تفاوت Sound Null Safety با Null Safety معمولی دقیقاً در همین تضمین قطعی است:

1. بهینه‌سازی فضایی کامپایلر:

در یک زبان Null Safe معمولی (مانند کاتلین)، کامپایلر همیشه کمی شک دارد. از آنجایی که ممکن است یک null از محیط‌های ناایمن (مانند کتابخانه‌های جاوا) وارد کد شود، کامپایلر مجبور است در کد نهایی (ماشین‌کد) یک سری بررسی‌های پنهان if (x != null) را اضافه کند. این بررسی‌های اضافی، کد را سنگین‌تر و اجرای آن را کندتر می‌کنند.

اما در Sound Null Safety دارت، وقتی شما متغیری مانند String name را تعریف می‌کنید (بدون ؟)، کامپایلر دارت با اطمینان کامل می‌داند که این متغیر هرگز null نخواهد بود. از آنجا که این اطمینان از نظر ریاضی اثبات شده است، کامپایلر تمام بررسی‌های if (name != null) اضافی را از کد نهایی حذف می‌کند. نتیجه؟ اپلیکیشن‌های فلاتر که با Sound Null Safety کامل نوشته شده‌اند، نه تنها امن‌تر هستند، بلکه به طور قابل توجهی کوچک‌تر (از نظر حجم فایل) و سریع‌تر (از نظر عملکرد) عمل می‌کنند. Sound Null Safety فقط یک سپر دفاعی نیست؛ بلکه یک موتور توربوشارژ است!

2. حذف مشکلات همکاری با کدهای قدیمی:

همانطور که اشاره شد، کابوس کاتلین، جاوا و برای تایپ‌اسکریپت، جاوااسکریپت است. اما زبان دارت این مشکل را ندارد. چرا؟ زیرا دارت (برخلاف کاتلین) روی ماشین مجازی جاوا (JVM) اجرا نمی‌شود و (برخلاف تایپ‌اسکریپت) به جاوااسکریپت تبدیل نمی‌شود (حداقل در فلاتر موبایل). دارت مستقیماً به کد ماشین نیتیو کامپایل می‌شود. این بدان معناست که هیچ دنیای «ناامنی» وجود ندارد که بتواند به صورت پنهانی null را به کد دارت تزریق کند. قلعه دارت کاملاً ایزوله و نفوذناپذیر است و این یکی از دلایل اصلی برتری فلاتر است.

3. ظهور ابزارهای جدید برای مدیریت بهتر:

وقتی سیستمی «ضدگلوله» طراحی می‌کنید، باید برای تمام سناریوها راه‌حل داشته باشید. یکی از چالش‌های اولیه Sound Null Safety در فلاتر این بود که اگر متغیری مثل String name (non-nullable) را تعریف کنیم، باید همان لحظه آن را مقداردهی کنیم. اما اگر بخواهیم مقدار آن را مثلاً از اینترنت دریافت کنیم و این کار در متد initState() (که بعد از ساخت کلاس فراخوانی می‌شود) انجام شود، چه راه حلی وجود دارد؟

این نیاز منجر به اضافه شدن کلمات کلیدی و ابزارهای جدیدی مانند late در دارت شد. با استفاده از late، شما به کامپایلر اطمینان می‌دهید که متغیر قبل از اولین استفاده، مقداردهی خواهد شد، حتی اگر در زمان تعریف اولیه مقدار نداشته باشد. این نشان‌دهنده عمق و جامعیت طراحی Sound Null Safety است.

در Knowxis، ما به اهمیت این مفاهیم عمیقاً باور داریم و آنها را در دوره‌های آموزشی خود برای علاقه‌مندان به برنامه‌نویسی و فلاتر به تفصیل آموزش می‌دهیم. انتخاب زبان‌ها و فریم‌ورک‌هایی که از Sound Null Safety بهره می‌برند، آینده‌ای روشن‌تر و کارآمدتر را برای اپلیکیشن‌های شما رقم خواهد زد.

سوالات متداول:

function sayHello(user: User | null) {
  console.log(user.name); 

  if (user != null) {
    console.log(user.name);
  }
}

void test(String? maybeName) {
  if (maybeName == null) {
    print('It is null');
    return;
  }
  print(maybeName.length); // OK!
}