Java Optional使用

2023-05-16

文章目录

Optional
- 一、Optional 简介
- 二、创建 Optional 实例
- - - 2.1 empty()方法
    - 2.2 of() 方法
    - 2.3 ofNullable() 方法
- 三、Optional的使用
- - 3.1 访问 Optional 对象的值
  - - 3.1.1 get() 方法
    - 3.1.2 isPresent()方法
    - 3.1.3 ifPresent()方法
  - 3.2 返回默认值
  - - 3.2.1 orElse()方法
    - 3.2.2 orElseGet()方法
    - 3.2.3 orElse() 和 orElseGet() 的不同之处
  - 3.3 返回异常
  - - 3.3.1 orElseThrow()方法
  - 3.4 转换值
  - - 3.4.1 map()方法
    - 3.4.2 flatMap()方法
    - 3.4.3 map()和flatMap()的区别
  - 3.5 过滤值
  - - 3.5.1 filter()方法
  - 3.6 Optional 类的链式方法
- 四、Java 9 增强
- - - 4.1 or()方法
    - 4.2 ifPresentOrElse()方法
    - 4.3 stream()方法
- 五、总结

Optional

一、Optional 简介

Opitonal是java8引入的一个新类，目的是为了解决空指针异常问题。本质上，这是一个包含有可选值的包装类，这意味着 Optional 类既可以含有对象也可以为空。

Optional 是 Java 实现函数式编程的强劲一步，并且帮助在范式中实现。但是 Optional 的意义显然不止于此。

二、创建 Optional 实例

2.1 empty()方法

Optional<User> emptyOpt = Optional.empty();
emptyOpt.get();

尝试访问 emptyOpt 变量的值会导致 NoSuchElementException。

2.2 of() 方法

Optional<User> opt = Optional.of(user);

如果你把 null 值作为参数传递进去，of() 方法会抛出 NullPointerException

2.3 ofNullable() 方法

Optional<User> opt = Optional.ofNullable(user);

如果你把 null 值作为参数传递进去，ofNullable() 方法不会抛出 NullPointerException

因此，你应该明确对象不为 null 的时候使用 of()。如果对象即可能是 null 也可能是非 null，你就应该使用 ofNullable() 方法。

三、Optional的使用

3.1 访问 Optional 对象的值

3.1.1 get() 方法

String name = "John";
Optional<String> opt = Optional.ofNullable(name);

assertEquals("John", opt.get());

这个方法会在值为 null的时候抛出异常。

3.1.2 isPresent()方法

User user = new User("john@gmail.com", "1234");
Optional<User> opt = Optional.ofNullable(user);
assertTrue(opt.isPresent());

assertEquals(user.getEmail(), opt.get().getEmail());

3.1.3 ifPresent()方法

该方法除了执行检查，还接受一个Consumer(消费者) 参数，如果对象不是空的，就对执行传入的 Lambda 表达式:

opt.ifPresent( u -> assertEquals(user.getEmail(), u.getEmail()));

3.2 返回默认值

3.2.1 orElse()方法

Optional类提供了API用以返回对象值，或者在对象为空的时候返回默认值：orElse()，
如果有值则返回该值，否则返回传递给它的参数值：

User user2 = new User("anna@gmail.com", "1234");
User result = Optional.ofNullable(user).orElse(user2);

assertEquals(user2.getEmail(), result.getEmail());

这里 user 对象是空的，所以返回了作为默认值的 user2。如果对象的初始值不是 null，那么默认值会被忽略。

3.2.2 orElseGet()方法

这个方法会在有值的时候返回值，如果没有值，它会执行作为参数传入的 Supplier(供应者) 函数式接口，并将返回其执行结果：

User result = Optional.ofNullable(user).orElseGet( () -> user2);

3.2.3 orElse() 和 orElseGet() 的不同之处

对象为空时两者的行为都会执行。
对象不为空时，orElse()方法中的行为会执行，而orElseGet()方法中的行为不会执行。在执行较密集的调用时，比如调用 Web 服务或数据查询，这个差异会对性能产生重大影响。

3.3 返回异常

3.3.1 orElseThrow()方法

User result = Optional.ofNullable(user).orElseThrow( () -> new IllegalArgumentException());

3.4 转换值

3.4.1 map()方法

User user = new User("anna@gmail.com", "1234");
String email = Optional.ofNullable(user)
.map(u -> u.getEmail()).orElse("default@gmail.com");

assertEquals(email, user.getEmail());

map() 对值应用(调用)作为参数的函数，然后将返回的值包装在 Optional 中。这就使对返回值进行链试调用的操作成为可能。

注意：如果map中操作对象为空，直接返回Optional.empty。

见源码，isPresent()先判断Optional中对象是否为null：

public<U> Optional<U> map(Function<? super T, ? extends U> mapper) {
	Objects.requireNonNull(mapper);
	if (!isPresent())
		return empty();
	else {
		return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));
	}
}

3.4.2 flatMap()方法

flatMap() 也需要函数作为参数，并对值调用这个函数，然后直接返回结果。

User user = new User("anna@gmail.com", "1234");
user.setPosition("Developer");
String position = Optional.ofNullable(user)
.flatMap(u -> u.getPosition()).orElse("default");

assertEquals(position, user.getPosition().get());

注意：如果flatMap中操作对象为空，直接返回Optional.empty。原理同上。

3.4.3 map()和flatMap()的区别

map和flatMap都接收一个mapping function参数。

map和flatMap返回的都是Optional类型的数据。

当mapping function返回的是Optional类型的数据时，可以直接使用flatMap，flatMap直接返回该Optional。

当mapping function返回的不是Optional类型的数据时，使用map，因为map会进行一次Optional的包装。

3.5 过滤值

3.5.1 filter()方法

filter() 接受一个 Predicate 参数，返回测试结果为 true 的值。如果测试结果为 false，会返回一个空的 Optional。

User user = new User("anna@gmail.com", "1234");
Optional<User> result = Optional.ofNullable(user)
.filter(u -> u.getEmail() != null && u.getEmail().contains("@"));

assertTrue(result.isPresent());

注意：如果filter中操作对象为空，直接返回自身。

见源码：

public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) {
    Objects.requireNonNull(predicate);
    if (!isPresent())
        return this;
    else
        return predicate.test(value) ? this : empty();
}

3.6 Optional 类的链式方法

为了更充分的使用 Optional，你可以链接组合其大部分方法，因为它们都返回相同类似的对象。

@Test
public void whenChaining_thenOk() {
    User user = new User("anna@gmail.com", "1234");

    String result = Optional.ofNullable(user)
    .flatMap(u -> u.getAddress())
    .flatMap(a -> a.getCountry())
    .map(c -> c.getIsocode())
    .orElse("default");

    assertEquals(result, "default");
}

上面的代码可以通过方法引用进一步缩减：

String result = Optional.ofNullable(user)
.flatMap(User::getAddress)
.flatMap(Address::getCountry)
.map(Country::getIsocode)
.orElse("default");

四、Java 9 增强

Java 9 为 Optional 类添加了三个方法：or()、ifPresentOrElse() 和 stream()。

4.1 or()方法

or() 方法与 orElse() 和 orElseGet() 类似，它们都在对象为空的时候提供了替代情况。or() 的返回值是由 Supplier 参数产生的另一个 Optional 对象，可以配合flatMap使用。如果对象包含值，则 Lambda 表达式不会执行：

User result = Optional.ofNullable(user)
.or( () -> Optional.of(new User("default","1234"))).get();

assertEquals(result.getEmail(), "default");

4.2 ifPresentOrElse()方法

ifPresentOrElse() 方法需要两个参数：一个 Consumer 和一个 Runnable。如果对象包含值，会执行 Consumer 的动作，否则运行 Runnable。

如果你想在有值的时候执行某个动作，或者只是跟踪是否定义了某个值，那么这个方法非常有用：

Optional.ofNullable(user).ifPresentOrElse( u -> logger.info("User is:" + u.getEmail()),
() -> logger.info("User not found"));

4.3 stream()方法

它通过把实例转换为 Stream 对象，让你从广大的 Stream API 中受益。如果没有值，它会得到空的 Stream；有值的情况下，Stream 则会包含单一值。

User user = new User("john@gmail.com", "1234");
List<String> emails = Optional.ofNullable(user)
.stream()
.filter(u -> u.getEmail() != null && u.getEmail().contains("@"))
.map( u -> u.getEmail())
.collect(Collectors.toList());

assertTrue(emails.size() == 1);
assertEquals(emails.get(0), user.getEmail());

五、总结

Optional 是 Java 语言的有益补充 —— 它旨在减少代码中的 NullPointerExceptions，虽然还不能完全消除这些异常。

它也是精心设计，自然融入 Java 8 函数式支持的功能。

总的来说，这个简单而强大的类有助于创建简单、可读性更强、比对应程序错误更少的程序。

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