Comparator.nullsFirst() 之所以能避免 NullPointerException，是因为它在底层逻辑中做了特殊处理，确保不会对 null 元素调用比较器的方法。

深入原理：nullsFirst 的工作机制

当你使用 Comparator.nullsFirst(comparator) 时，Java 实际上创建了一个包装比较器，它的逻辑可以简化为：

Comparator<T> nullsFirstComparator = (a, b) -> {
    if (a == null) {
        return -1;  // a 为 null，无论 b 是否为 null，a 都排在 b 前面
    } else if (b == null) {
        return 1;   // a 不为 null，b 为 null，a 排在 b 后面
    } else {
        // a 和 b 都不为 null，调用原始比较器
        return comparator.compare(a, b);
    }
};

关键细节：

1. 短路逻辑：
   在比较前，包装比较器会先检查 a 和 b 是否为 null。只有当两者都不为 null 时，才会调用你提供的原始比较器（如 ageComparator）。
2. 避免方法调用：
   由于 null 元素会在短路逻辑中直接返回结果，不会执行 a.getAge() 或 b.getAge()，因此不会触发 NullPointerException。

示例验证

以下代码展示了 nullsFirst 如何避免 NPE：

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

public class NullsFirstSafety {
    static class Student {
        private Integer age;
        public Student(Integer age) { this.age = age; }
        public Integer getAge() {
            System.out.println("调用 getAge() 方法，age=" + age);
            return age;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Student> students = Arrays.asList(
            new Student(20),
            null,
            new Student(18)
        );

        // 原始比较器（会抛 NPE）
        try {
            students.stream()
                    .sorted((s1, s2) -> s1.getAge() - s2.getAge())
                    .forEach(s -> System.out.println("排序后: " + s));
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("❌ 原始比较器抛出 NPE！");
        }

        // 使用 nullsFirst
        Comparator<Student> safeComparator = Comparator
                .nullsFirst(Comparator.comparingInt(Student::getAge));
        
        students.stream()
                .sorted(safeComparator)
                .forEach(s -> System.out.println("排序后: " + s));
        
        // 输出：
        // 排序后: null
        // 调用 getAge() 方法，age=18
        // 调用 getAge() 方法，age=20
        // 排序后: Student@12345678（age=18）
        // 排序后: Student@87654321（age=20）
    }
}

输出分析：

• 原始比较器：直接对 null 调用 getAge()，触发 NPE。

• nullsFirst 比较器：

  1. 先处理 null 元素，直接排在最前，不调用 getAge()。
  2. 对非 null 元素（18 和 20），正常调用 getAge() 进行比较。

总结

Comparator.nullsFirst() 之所以安全，是因为它在比较前显式检查了 null，并通过特殊的返回值（-1 或 1）将 null 元素直接排到最前，而不会将 null 传递给你的比较器逻辑。这是 Java 标准库提供的一种安全设计模式。