Java - 使用 Java8 Optional 的正确姿势

深藏阁楼爱情的钟 2022-05-30 06:29 175阅读 0赞

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我们知道 Java 8 增加了一些很有用的 API, 其中一个就是 Optional. 如果对它不稍假探索, 只是轻描淡写的认为它可以优雅的解决 NullPointException 的问题, 于是代码就开始这么写了：

Optional<User> user = ...... if (user.isPresent()) { return user.getOrders(); } else { return Collections.emptyList(); }

那么不得不说我们的思维仍然是在原地踏步, 只是本能的认为它不过是 User 实例的包装, 这与我们之前写成

User user = ..... if (user != null) { return user.getOrders(); } else { return Collections.emptyList(); }

实质上是没有任何分别. 这就是我们将要讲到的使用好 Java 8 Optional 类型的正确姿势.

在里约奥运之时, 新闻一再提起五星红旗有问题, 可是我怎么看都看不出来有什么问题, 后来才道是小星星膜拜中央的姿势不对. 因此我们千万也别对自己习以为常的事情觉得理所当然, 丝毫不会觉得有何不妥, 换句话说也就是当我们切换到 Java 8 的 Optional 时, 不能继承性的对待过往 null 时的那种思维, 应该掌握好新的, 正确的使用 Java 8 Optional 的正确姿势.

直白的讲, 当我们还在以如下几种方式使用 Optional 时, 就得开始检视自己了：

1.  调用 `isPresent()` 方法时
2.  调用 `get()` 方法时
3.  Optional 类型作为类/实例属性时
4.  Optional 类型作为方法参数时

`isPresent()` 与 `obj != null` 无任何分别, 我们的生活依然在步步惊心. 而没有 `isPresent()` 作铺垫的 `get()` 调用在 IntelliJ IDEA 中会收到告警：

Reports calls to java.util.Optional.get() without first checking with a isPresent() call if a value is available. If the Optional does not contain a value, get() will throw an exception.
     (调用 Optional.get() 前不事先用 isPresent() 检查值是否可用. 假如 Optional 不包含一个值, get() 将会抛出一个异常)

把 Optional 类型用作属性或是方法参数在 IntelliJ IDEA 中更是强力不推荐的

Reports any uses of java.util.Optional<T>, java.util.OptionalDouble, java.util.OptionalInt, java.util.OptionalLong or com.google.common.base.Optional as the type for a field or a parameter. Optional was designed to provide a limited mechanism for library method return types where there needed to be a clear way to represent "no result". Using a field with type java.util.Optional is also problematic if the class needs to be Serializable, which java.util.Optional is not. 
 (使用任何像 Optional 的类型作为字段或方法参数都是不可取的. Optional 只设计为类库方法的, 可明确表示可能无值情况下的返回类型. Optional 类型不可被序列化, 用作字段类型会出问题的)

所以 Optional 中我们真正可依赖的应该是除了 `isPresent()` 和 `get()` 的其他方法:

public Optional map(Function<? super T, ? extends U> mapper) public T orElse(T other) public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) public Optional flatMap(Function<? super T, Optional> mapper) public <X extends Throwable> T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X

我略有自信的按照它们大概使用频度对上面的方法排了一下序.

先又不得不提一下 Optional 的三种构造方式: `Optional.of(obj)`, `Optional.ofNullable(obj)` 和明确的 `Optional.empty()`

1.  `Optional.of(obj)`: 它要求传入的 obj 不能是 `null` 值的, 否则还没开始进入角色就倒在了 `NullPointerException` 异常上了.
2.  `Optional.ofNullable(obj)`: 它以一种智能的, 宽容的方式来构造一个 Optional 实例. 来者不拒, 传 `null` 进到就得到 `Optional.empty()`, 非 `null` 就调用 `Optional.of(obj)`.

那是不是我们只要用 `Optional.ofNullable(obj)` 一劳永逸, 以不变应二变的方式来构造 Optional 实例就行了呢? 那也未必, 否则 `Optional.of(obj)` 何必如此暴露呢, 私有则可?

我本人的观点是: :

1.  当我们非常非常的明确将要传给 `Optional.of(obj)` 的 obj 参数不可能为 `null` 时, 比如它是一个刚 new 出来的对象`(Optional.of(new User(...)))`, 或者是一个非 `null` 常量时;
2.  当想为 obj 断言不为 `null` 时, 即我们想在万一 obj 为 `null` 立即报告 `NullPointException` 异常, 立即修改, 而不是隐藏空指针异常时, 我们就应该果断的用 `Optional.of(obj)` 来构造 Optional 实例, 而不让任何不可预计的 null 值有可乘之机隐身于 Optional 中.

现在才开始怎么去使用一个已有的 Optional 实例, 假定我们有一个实例 `Optional<User> user`, 下面是几个普遍的, 应避免`if(user.isPresent()) { ... } else { ... }` 这种方法的几种应用方式.

## 存在即返回, 无则提供默认值 ##

return user.orElse(null); //而不是 return user.isPresent() ? user.get() : null; return user.orElse(UNKNOWN_USER);

## 存在即返回, 无则由函数来产生 ##

return user.orElseGet(() -> fetchAUserFromDatabase()); //而不要 return user.isPresent() ? user: fetchAUserFromDatabase();

## 存在才对它做点什么 ##

user.ifPresent(System.out::println); //而不要下边那样 if (user.isPresent()) { System.out.println(user.get()); }

## map 函数隆重登场 ##

当 `user.isPresent()` 为真, 获得它关联的 `orders`, 为假则返回一个空集合时, 我们用上面的 `orElse`, `orElseGet` 方法都乏力时, 那原本就是 `map` 函数的责任, 我们可以这样一行：

return user.map(u -> u.getOrders()).orElse(Collections.emptyList()) //上面避免了我们类似 Java 8 之前的做法 if(user.isPresent()) { return user.get().getOrders(); } else { return Collections.emptyList(); }

`map` 是可能无限级联的, 比如再深一层, 获得用户名的大写形式：

return user.map(u -> u.getUsername()) .map(name -> name.toUpperCase()) .orElse(null);

这要搁在以前, 每一级调用的展开都需要放一个 null 值的判断

User user = ..... if(user != null) { String name = user.getUsername(); if(name != null) { return name.toUpperCase(); } else { return null; } } else { return null; }

针对这方面 Groovy 提供了一种安全的属性/方法访问操作符 `?`：

user?.getUsername()?.toUpperCase();

Swift 也有类似的语法, 只作用在 Optional 的类型上.

用了 `isPresent()` 处理 NullPointerException 不叫优雅, 有了 `orElse`, `orElseGet` 等, 特别是 `map` 方法才叫优雅.

其他几个, `filter()` 把不符合条件的值变为 `empty()`, `flatMap()` 总是与 `map()` 方法成对的, `orElseThrow()` 在有值时直接返回, 无值时抛出想要的异常.

\*\*小结：\*\*使用 Optional 时尽量不直接调用 `Optional.get()` 方法, `Optional.isPresent()` 更应该被视为一个私有方法, 应依赖于其他像 `Optional.orElse()`, `Optional.orElseGet()`, `Optional.map()` 等这样的方法.

最后, 最好的理解 Java 8 Optional 的方法莫过于看它的源代码 [java.util.Optional][], 阅读了源代码才能真真正正的让你解释起来最有底气, Optional 的方法中基本都是内部调用 isPresent() 判断, 真时处理值, 假时什么也不做.

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参考链接：

1.  [Java 8 Optional: How to Use it][Java 8 Optional_ How to Use it]
2.  [Tired of Null Pointer Exceptions? Consider Using Java SE 8’s Optional!][Tired of Null Pointer Exceptions_ Consider Using Java SE 8_s Optional]
3.  方法全解： [http://blog.csdn.net/L\_Sail/article/details/78868673][http_blog.csdn.net_L_Sail_article_details_78868673]

[https_yanbin.blog_proper-ways-of-using-java8-optional]: https://yanbin.blog/proper-ways-of-using-java8-optional/
[java.util.Optional]: http://grepcode.com/file/repository.grepcode.com/java/root/jdk/openjdk/8-b132/java/util/Optional.java
[Java 8 Optional_ How to Use it]: http://blog.jhades.org/java-8-how-to-use-optional/
[Tired of Null Pointer Exceptions_ Consider Using Java SE 8_s Optional]: http://www.oracle.com/technetwork/articles/java/java8-optional-2175753.html
[http_blog.csdn.net_L_Sail_article_details_78868673]: http://blog.csdn.net/L_Sail/article/details/78868673