给女朋友讲解什么是Optional【JDK 8特性】

怼烎@ 2021-09-17 01:24 308阅读 0赞

# 前言 #

> 只有光头才能变强

前两天带女朋友去图书馆了，随手就给她来了一本《与孩子一起学编程》的书，于是今天就给女朋友讲解一下什么是Optional类。

*  至于她能不能看懂，那肯定是看不懂的。(学到变量/for循环的女人怎么能看懂呢)

不知道大家还记得上一篇[《阿里巴巴 Java开发手册》读后感][Java]不，当时阅读到空指针异常(NPE)时，书上提到JDK 8有个Optional类供我们使用，该类可以尽可能地防止出现空指针异常(NPE)。

文本**力求简单讲清每个知识点**，希望大家看完能有所收获

# 一、基础铺垫 #

我们都知道JDK 8最重要的新特性是**Lambda**表达式，这个可以让我们简化非常多的代码编写，不知道大家会使用了没有。这里我简单跟大家来回顾一下~

## 1.1Lambda简化代码例子 ##

下面就以**几个例子**来看看Lambda表达式是怎么简化我们代码的编写的。

首先我们来看看**创建线程**：

public static void main(String[] args) { 
        // 用匿名内部类的方式来创建线程
        new Thread(new Runnable() { 
            @Override
            public void run() { 
                System.out.println("公众号：Java3y---回复1进群交流");
            }
        });
    
        // 使用Lambda来创建线程
        new Thread(() -> System.out.println("公众号：Java3y---回复1进群交流"));
    }

再来看看遍历Map集合：

public static void main(String[] args) { 
 Map<String, String> hashMap = new HashMap<>();
 hashMap.put("公众号", "Java3y");
 hashMap.put("交流群", "回复1");
 
 // 使用增强for的方式来遍历hashMap
 for (Map.Entry<String, String> entry : hashMap.entrySet()) { 
 System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());
 }
 
 // 使用Lambda表达式的方式来遍历hashMap
 hashMap.forEach((s, s2) -> System.out.println(s + ":" + s2));
 }

在List中删除某个元素

public static void main(String[] args) { 
 
 List<String> list = new ArrayList<>();
 list.add("Java3y");
 list.add("3y");
 list.add("光头");
 list.add("帅哥");
 
 // 传统的方式删除"光头"的元素
 ListIterator<String> iterator = list.listIterator();
 while (iterator.hasNext()) { 
 if ("光头".equals(iterator.next())) { 
 iterator.remove();
 }
 }
 
 // Lambda方式删除"光头"的元素
 list.removeIf(s -> "光头".equals(s));
 
 // 使用Lambda遍历List集合
 list.forEach(s -> System.out.println(s));
 }

从上面的例子我们可以看出，Lambda表达式的确是可以帮我们简化代码的。

## 1.1函数式接口 ##

使用Lambda表达式，其实都是建立在**函数式接口**上的。我们看看上面的代码的接口：

创建多线程的Runnable接口：

@FunctionalInterface
    public interface Runnable { 
        public abstract void run();
    }

遍历HashMap的BiConsumer接口：

@FunctionalInterface
 public interface BiConsumer<T, U> { 
 void accept(T t, U u);
 default BiConsumer<T, U> andThen(BiConsumer<? super T, ? super U> after) { 
 Objects.requireNonNull(after);
 return (l, r) -> { 
 accept(l, r);
 after.accept(l, r);
 };
 }
 }

在List中删除元素的Predicate接口：

@FunctionalInterface
 public interface Predicate<T> { 
 
 boolean test(T t);
 
 default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) { 
 Objects.requireNonNull(other);
 return (t) -> test(t) && other.test(t);
 }
 default Predicate<T> negate() { 
 return (t) -> !test(t);
 }
 default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) { 
 Objects.requireNonNull(other);
 return (t) -> test(t) || other.test(t);
 }
 static <T> Predicate<T> isEqual(Object targetRef) { 
 return (null == targetRef)
 ? Objects::isNull
 : object -> targetRef.equals(object);
 }
 }

函数式接口的特点：由`@FunctionalInterface`注解标识，接口**有且仅有**一个抽象方法！

## 1.2Lambda简单讲解 ##

或许我们一开始看到Lambda的时候，发现Lambda表达式的语法有点奇葩，甚至有点看不懂。没事，这里3y给大家用图的形式画一画：

![Lambda表达式组成][Lambda]

以Runnable接口来举例：

![Lambda表达式很简单！][Lambda 1]

再不济，我们在用IDE的时候，可以提示出Lambda表达式的语法的，这样可以帮我们快速上手Lambda表达式：

![IDEA提示Lambda表达式][IDEA_Lambda]

说白了，我们使用Lambda表达式的架子是这样的`()->{}`，具体的时候看看函数式接口的抽象方法要求就可以了，再不济就使用IDE智能提示。

## 1.3泛型回顾 ##

比如说`public Optional map(Function<? super T, ? extends U> mapper)`这个声明，你看懂了吗？

// 接口
 @FunctionalInterface
 public interface Function<T, R> { 
 R apply(T t);
 }

在泛型的上限和下限中有一个原则：PECS(Producer Extends Consumer Super)

*  带有子类限定的可以从泛型读取【也就是—>(? extend T)】-------->Producer Extends
 *  带有超类限定的可以从泛型写入【也就是—>(? super T)】-------->Consumer Super

解析：传入的参数是泛型 T 或者其父类，返回值是U或其子类。

具体可参考：

*  [泛型就这么简单][Link 1]

# 二、Optional类 #

一句话介绍Optional类：使用JDK8的Optional类来防止NPE(空指针异常)问题。

接下来我们看看文档是怎么说的：

> A container object which may or may not contain a non-null value.Additional methods that depend on the presence or absence of a contained value are provided

它是一个**容器**，装载着非NULL元素(或者没有装载元素)，提供了一系列的方法供我们判断该容器里的对象是否存在(以及后续的操作)。

Optional类的方法结构图：

![Optional类的方法结构图][Optional]

## 2.1创建Optional容器 ##

我们先来看看Optional的属性以及创建Optional容器的方法：

// 1、创建出一个Optional容器，容器里边并没有装载着对象
 private static final Optional<?> EMPTY = new Optional<>();
 
 	// 2、代表着容器中的对象
 private final T value;
 
 	// 3、私有构造方法
 private Optional() { 
 this.value = null;
 }
 
 	// 4、得到一个Optional容器，Optional没有装载着对象
 public static<T> Optional<T> empty() { 
 @SuppressWarnings("unchecked")
 Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;
 return t;
 }
 
 	// 5、私有构造方法(带参数)，参数就是具体的要装载的对象，如果传进来的对象为null，抛出异常
 private Optional(T value) { 
 this.value = Objects.requireNonNull(value);
 }
 
 	// 5.1、如果传进来的对象为null，抛出异常
 public static <T> T requireNonNull(T obj) { 
 if (obj == null)
 throw new NullPointerException();
 return obj;
 }
 
 
 	// 6、创建出Optional容器，并将对象(value)装载到Optional容器中。
 	// 传入的value如果为null，抛出异常(调用的是Optional(T value)方法)
 public static <T> Optional<T> of(T value) { 
 return new Optional<>(value);
 }
 
 	// 创建出Optional容器，并将对象(value)装载到Optional容器中。
 	// 传入的value可以为null，如果为null，返回一个没有装载对象的Optional对象
 public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) { 
 return value == null ? empty() : of(value);
 }

所以可以得出创建Optional容器有**两种**方式：

*  调用ofNullable()方法，传入的对象可以为null
 *  调用of()方法，传入的对象不可以为null，否则抛出NullPointerException

下面我们简单就可以看看用法了：

现在我有一个User对象，这里用到了Lombok，有兴趣的同学可去学学了解一下：[两个月的Java实习结束，继续努力][Java 1]

import lombok.Data;
    @Data
    public class User { 
    
        private Integer id;
        private String name;
        private Short age;
    }

测试：

public static void main(String[] args) { 
 
 User user = new User();
 User user1 = null;
 
 // 传递进去的对象不可以为null，如果为null则抛出异常
 Optional<User> op1 = Optional.of(user1);
 
 // 传递进去的对象可以为null，如果为null则返回一个没有装载对象的Optional容器
 Optional<User> op2 = Optional.ofNullable(user);
 }

![结果][1672c06d6a764d53_w_1851_h_724_f_png_s_44538]

## 2.2Optional容器简单的方法 ##

// 得到容器中的对象，如果为null就抛出异常
    public T get() { 
        if (value == null) { 
            throw new NoSuchElementException("No value present");
        }
        return value;
    }
    
    // 判断容器中的对象是否为null
    public boolean isPresent() { 
        return value != null;
    }
    
    // 如果容器中的对象存在，则返回。否则返回传递进来的参数
    public T orElse(T other) { 
        return value != null ? value : other;
    }

这三个方法是Optional类比较常用的方法，并且是最简单的。(因为参数不是函数式接口)

下面我们继续看看用法：

public static void main(String[] args) { 
 
 User user = new User();
 User user1 = null;
 
 Optional<User> op1 = Optional.ofNullable(user);
 System.out.println(op1.isPresent());
 System.out.println(op1.get());
 System.out.println(op1.orElse(user1));
 
 }

结果很明显，因为我们的user是不为null的：

![结果][1672c06d6b150b5f_w_889_h_186_f_png_s_4868]

我们调换一下顺序看看：

public static void main(String[] args) { 
 
 User user = new User();
 User user1 = null;
 
 Optional<User> op1 = Optional.ofNullable(user1);
 System.out.println(op1.isPresent());
 System.out.println(op1.orElse(user));
 System.out.println(op1.get());
 
 }

![结果][1672c06e3f193fff_w_1409_h_176_f_png_s_10652]

## 2.3Optional容器进阶用法 ##

当然了，我们到目前为止看起来Optional类好像就这么一回事了，这样代码写起来还不如我自己判断null呢…

我们**对比**一下：

![对比][1672c06e6f20ffd9_w_1631_h_558_f_png_s_37704]

我们可以发现，**手动**判断是否为null好像还更方便简洁一点呢。

所以，我们带函数式接口的方法登场了！

### 2.3.1ifPresent方法 ###

首先来看看`ifPresent(Consumer<? super T> consumer)`方法

public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) { 
 if (value != null)
 consumer.accept(value);
 }
 
 @FunctionalInterface
 public interface Consumer<T> { 
 void accept(T t);
 }

如果容器中的对象存在，则调用accept方法，比如说：

public static void main(String[] args) { 
 
 User user = new User();
 user.setName("Java3y");
 test(user);
 }
 
 public static void test(User user) { 
 
 Optional<User> optional = Optional.ofNullable(user);
 
 // 如果存在user，则打印user的name
 optional.ifPresent((value) -> System.out.println(value.getName()));
 
 // 旧写法
 if (user != null) { 
 System.out.println(user.getName());
 }
 }

### 2.3.2orElseGet和orElseThrow方法 ###

直接看源码：

// 如果对象存在，则直接返回，否则返回由Supplier接口的实现用来生成默认值
 public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) { 
 return value != null ? value : other.get();
 }
 
 
 @FunctionalInterface
 public interface Supplier<T> { 
 T get();
 }
 
 
 // 如果存在，则返回。否则抛出supplier接口创建的异常
 public <X extends Throwable> T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X { 
 if (value != null) { 
 return value;
 } else { 
 throw exceptionSupplier.get();
 }
 }

例子：

public static void main(String[] args) { 
 
 User user = new User();
 user.setName("Java3y");
 test(user);
 }
 
 public static void test(User user) { 
 
 Optional<User> optional = Optional.ofNullable(user);
 
 // 如果存在user，则直接返回，否则创建出一个新的User对象
 User user1 = optional.orElseGet(() -> new User());
 
 // 旧写法
 if (user != null) { 
 user = new User();
 }
 }

总的来说跟我们上面所讲的`orElse()`差不多，只不过它可以通过Supplier接口的实现来生成默认值。

### 2.3.3filter方法 ###

直接看源码：

// 如果容器中的对象存在，并且符合过滤条件，返回装载对象的Optional容器，否则返回一个空的Optional容器
 public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) { 
 Objects.requireNonNull(predicate);
 if (!isPresent())
 return this;
 else
 return predicate.test(value) ? this : empty();
 }
 
 
 // 接口
 @FunctionalInterface
 public interface Predicate<T> { 
 
 boolean test(T t);
 }

返回Optional对象我们就可以实现**链式调用**了！

例子：

public static void test(User user) { 
 
 Optional<User> optional = Optional.ofNullable(user);
 
 // 如果容器中的对象存在，并且符合过滤条件，返回装载对象的Optional容器，否则返回一个空的Optional容器
 optional.filter((value) -> "Java3y".equals(value.getName()));
 }

### 2.3.4map方法 ###

直接看源码：

// 如果容器的对象存在，则对其执行调用mapping函数得到返回值。然后创建包含mapping返回值的Optional，否则返回空Optional。
 public Optional map(Function<? super T, ? extends U> mapper) { 
 Objects.requireNonNull(mapper);
 if (!isPresent())
 return empty();
 else { 
 return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));
 }
 }
 
 
 // 接口
 @FunctionalInterface
 public interface Function<T, R> { 
 R apply(T t);
 }

例子：

public static void test(User user) { 
 
 Optional<User> optional = Optional.ofNullable(user);
 
 // 如果容器的对象存在，则对其执行调用mapping函数得到返回值。然后创建包含mapping返回值的Optional，否则返回空Optional。
 optional.map(user1 -> user1.getName()).orElse("Unknown");
 }
 
 // 上面一句代码对应着最开始的老写法：
 
 public String tradition(User user) { 
 if (user != null) { 
 return user.getName();
 }else{ 
 return "Unknown";
 }
 }

### 2.3.5flatMap方法 ###

直接看源码：

// flatMap方法与map方法类似，区别在于apply函数的返回值不同。map方法的apply函数返回值是? extends U，而flatMap方法的apply函数返回值必须是Optional
 public Optional flatMap(Function<? super T, Optional> mapper) { 
 Objects.requireNonNull(mapper);
 if (!isPresent())
 return empty();
 else { 
 return Objects.requireNonNull(mapper.apply(value));
 }
 }

### 2.3.6总结 ###

再来感受一下Optional的魅力

public static void main(String[] args) { 
        User user = new User();
        user.setName("Java3y");
        System.out.println(test(user));
    }
    
    // 以前的代码v1
    public static String test2(User user) { 
        if (user != null) { 
            String name = user.getName();
            if (name != null) { 
                return name.toUpperCase();
            } else { 
                return null;
            }
        } else { 
            return null;
        }
    }
    
    // 以前的代码v2
    public static String test3(User user) { 
        if (user != null && user.getName() != null) { 
            return user.getName().toUpperCase();
        } else { 
            return null;
        }
    }
    
    // 现在的代码
    public static String test(User user) { 
        return Optional.ofNullable(user)
                .map(user1 -> user1.getName())
                .map(s -> s.toUpperCase()).orElse(null);
    }

Optional总结：

> filter，map或flatMap一个函数，函数的参数拿到的值一定不是null。所以我们通过filter，map 和 flatMap之类的函数可以将其安全的进行变换，最后通过orElse系列，get，isPresent 和 ifPresent将其中的值提取出来。

其实吧，用Optional类也没有简化很多的代码，只是把NPE异常通过各种方法隐藏起来(包装了一层)。通过Lambda表达式可以让我们处理起来更加"**优雅**"一些。

# 三、最后 #

之前在初学的时候没在意JDK8的特性，其实JDK更新很多时候都能给我们带来不少好处的(简化代码编写，提高性能等等)，所以作为一名Java程序员，还是得多学学新特性。(话说JDK9该类又有新特性了…)

如果你要评论“醒醒吧，程序员哪来的女朋友”，“我尿黄，让我来”之类的话，我建议你是不是**好好反省**一下自己，为什么别的程序员都有女朋友，就你没有，是不是自己技术不过关了？通过“工厂”找一个有那么难吗？再不济也能自己new一个出来啊。

当然了，我的女朋友是现实存在的。

参考资料：

*  Java 8 Optional类深度解析：[https://www.cnblogs.com/xingzc/p/5778090.html][https_www.cnblogs.com_xingzc_p_5778090.html]
 *  Java8 如何正确使用 Optional：[http://www.importnew.com/26066.html][http_www.importnew.com_26066.html]
 *  [https://www.zhihu.com/question/63783295/answer/214531004][https_www.zhihu.com_question_63783295_answer_214531004]
 *  【Java】jdk8 Optional 的正确姿势[https://blog.csdn.net/hj7jay/article/details/52459334][https_blog.csdn.net_hj7jay_article_details_52459334]

如果你觉得我写得还不错，了解一下：

*  坚持**原创**的技术公众号：Java3y。回复 1 加入Java交流群
 *  文章的**目录导航**(精美脑图+海量视频资源)：[https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y][https_github.com_ZhongFuCheng3y_3y]

[Java]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484402&idx=1&sn=786686c4d2abd958c535065de044701d&chksm=ebd742f3dca0cbe5f6f401e38391369f28287858125d52a1a169523dc4f9600e20335446a629&token=446500942&lang=zh_CN#rd
[Lambda]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/11/19/1672c06d691e3884?w=632&h=361&f=png&s=21934
[Lambda 1]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/11/19/1672c06d699497ab?w=1300&h=586&f=png&s=79263
[IDEA_Lambda]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/11/19/1672c06d69c2363c?w=986&h=541&f=png&s=21897
[Link 1]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484109&idx=1&sn=ed48fa9216c260fb9b622d9f383d8c25&chksm=ebd743ccdca0cadad9e8e4a5cd9a7ce96b595ddaf6fb2e817a9a0d49d4d54c50bb93a97e56eb&token=1728780989&lang=zh_CN#rd
[Optional]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/11/19/1672c06d69c784f5?w=471&h=637&f=png&s=13679
[Java 1]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njg5MDA5NA==&mid=2247484339&idx=1&sn=245ded79611ef47e07e5f996ffc0d6c8&chksm=ebd742b2dca0cba4de49ce9302630d04dc68252f58213e8726344f98b412b8c61881896b5587&token=1728780989&lang=zh_CN#rd
[1672c06d6a764d53_w_1851_h_724_f_png_s_44538]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/11/19/1672c06d6a764d53?w=1851&h=724&f=png&s=44538
[1672c06d6b150b5f_w_889_h_186_f_png_s_4868]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/11/19/1672c06d6b150b5f?w=889&h=186&f=png&s=4868
[1672c06e3f193fff_w_1409_h_176_f_png_s_10652]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/11/19/1672c06e3f193fff?w=1409&h=176&f=png&s=10652
[1672c06e6f20ffd9_w_1631_h_558_f_png_s_37704]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/11/19/1672c06e6f20ffd9?w=1631&h=558&f=png&s=37704
[https_www.cnblogs.com_xingzc_p_5778090.html]: https://www.cnblogs.com/xingzc/p/5778090.html
[http_www.importnew.com_26066.html]: http://www.importnew.com/26066.html
[https_www.zhihu.com_question_63783295_answer_214531004]: https://www.zhihu.com/question/63783295/answer/214531004
[https_blog.csdn.net_hj7jay_article_details_52459334]: https://blog.csdn.net/hj7jay/article/details/52459334
[https_github.com_ZhongFuCheng3y_3y]: https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y