Java8特性之Optional：如何干掉空指针？

深藏阁楼爱情的钟 2023-10-12 11:43 358阅读 0赞

# 一、Optional类的来源 #

到目前为止，臭名昭著的空指针异常是导致Java应用程序失败的最常见原因。以前，为了解决空指针异常，Google公司著名的Guava项目引入了Optional类，Guava通过使用检查空值的方式来防止代码污染，它鼓励程序员写更干净的代码。受到Google Guava的启发，Optional类已经成为Java 8类库的一部分。

# 二、Optional类是什么？ #

Optional 类(`java.util.Optional`) 是一个容器类，它可以保存类型T的值，代表这个值存在。或者仅仅保存null，表示这个值不存在。原来用 null 表示一个值不存在，现在 Optional 可以更好的表达这个概念。并且可以避免空指针异常。

Optional提供很多有用的方法，这样我们就不用显式进行空值检测。

# 三、Optional类用法 #

Optional类的Javadoc描述如下：这是一个可以为null的容器对象。

*  如果值存在则`isPresent()`方法会返回true，调用`get()`方法会返回该对象。
 *  如果值不存在则`isPresent()`方法会返回false，调用`get()`方法会NPE。

**创建Optional类对象的方法：**

*  `Optional.of(T t)` : 创建一个 Optional 实例，t必须非空；
 *  `Optional.empty()` : 创建一个空的 Optional 实例
 *  `Optional.ofNullable(T t)`：t可以为null

**判断Optional容器中是否包含对象：**

* `boolean isPresent()` : 判断是否包含对象
 * `void ifPresent(Consumer<? super T> consumer)` ：如果有值，就执行Consumer接口的实现代码，并且该值会作为参数传给它。

**获取Optional容器的对象：**

* `T get()`: 如果调用对象包含值，返回该值，否则抛异常
 * `T orElse(T other)` ：如果有值则将其返回，否则返回指定的other对象。
 * `T orElseGet(Supplier<? extends T> other)` ：如果有值则将其返回，否则返回由Supplier接口实现提供的对象。
 * `T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)` ：如果有值则将其返回，否则抛出由Supplier接口实现提供的异常。

**过滤：**

`Optional<T> filter(Predicate<? super <T> predicate)`：如果值存在，并且这个值匹配给定的 predicate，返回一个Optional用以描述这个值，否则返回一个空的Optional。

**映射**

* `Optional map(Function<? super T,? extends U> mapper)`：如果有值，则对其执行调用映射函数得到返回值。如果返回值不为 null，则创建包含映射返回值的Optional作为map方法返回值，否则返回空Optional。
 * ` Optional flatMap(Function<? super T, Optional> mapper)`：如果值存在，就对该值执行提供的mapping函数调用，返回一个Optional类型的值，否则就返回一个空的Optional对象

# 四、代码示例 #

@Data
    @AllArgsConstructor
    @NoArgsConstructor
    class Student {
        private String name;
        private Integer age;
    }

### 1、创建Optional类 ###

public void test1() {
  // 声明一个空Optional
  Optional<Object> empty = Optional.empty();
  
  // 依据一个非空值创建Optional
  Student student = new Student();
  Optional<Student> os1 = Optional.of(student);
  
  // 可接受null的Optional
  Student student1 = null;
  Optional<Student> os2 = Optional.ofNullable(student1);
 }

### 2、判断Optional容器中是否包含对象 ###

isPresent不带参数，判断是否为空，ifPresent可以选择带一个消费函数的实例。（isPresent和ifPresent一个是 is 一个是 if 注意一下哈）

public void test1() {
     Student student = new Student();
     Optional<Student> os1 = Optional.ofNullable(student);
     boolean present = os1.isPresent();
     System.out.println(present);
 
     // 利用Optional的ifPresent方法做出如下：当student不为空的时候将name赋值为张三
     Optional.ofNullable(student).ifPresent(p -> p.setName("张三"));
 }

### 3、获取Optional容器的对象 ###

public void test1() throws Exception {
     Student student = null;
     Optional<Student> os1 = Optional.ofNullable(student);
     // 使用get一定要注意，假如student对象为空，get是会报错的
     // java.util.NoSuchElementException: No value present
     Student student1 = os1.get();
 
     // 当student为空的时候,返回我们新建的这个对象,有点像三目运算的感觉
     Student student2 = os1.orElse(new Student("张三", 18));
 
     // orElseGet就是当student为空的时候，返回通过Supplier供应商函数创建的对象
     Student student3 = os1.orElseGet(() -> new Student("张三", 18));
 
     // orElseThrow就是当student为空的时候，可以抛出我们指定的异常
     os1.orElseThrow(() -> new Exception());
 }

### 4、过滤 ###

public void test1() {
     Student student = new Student("李四", 3);
     Optional<Student> os1 = Optional.ofNullable(student);
     os1.filter(p -> p.getName().equals("张三")).ifPresent(x -> System.out.println("OK"));
 }

### 5、映射 ###

map代码示例：

public void test1() {
      Student student = new Student("李四", 3);
      Optional<Student> os1 = Optional.ofNullable(student);
      // 如果student对象不为空，就加一岁
      Optional<Student> emp = os1.map(e ->
      {
          e.setAge(e.getAge() + 1);
          return e;
      });
  }

这块的map说实话对lambda不是很熟练的 理解起来是很绕脑子的。

这里的map实际上就是用的Function函数，Function函数是有两个参数的，第一个是入参数据类型，第二个是返回数据类型。Function函数作用就是传入一个对象，然后返回一个对象，返回的对象类型可以自己设置。

*  T 就是代表实例的泛型数据类型，就是谁调用的 入参 必须跟调用者泛型的数据类型一样。
 *  U 就是自己说了算，调用完map之后返回什么数据类型，那么U就设置什么

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flatMap代码示例： flatMap跟map是一样的只不过他返回的是optional对象。

public static Optional<Integer> stringToInt(String s) {
      try {
          return Optional.of(Integer.parseInt(s));
      } catch (NumberFormatException e) {
          e.printStackTrace();
          return Optional.empty();
      }
  }

Optional.ofNullable(props.getProperty(name))
            .flatMap(OptionalUtils::stringToInt)
            .filter(i -> i>0)
            .orElse(0);

# 五、什么场景用Optional？ #

以前一直不懂Optional有啥用，感觉太无语了，Java8还把它当做一个噱头来宣传，最近终于发现它的用处了，当然不用函数式编程的话，是没感觉的；

如下提供了几个应用场景，基本上都是开发当中经常遇到的。

### 1、场景一 ###

PatientInfo patientInfo = patientInfoDao.getPatientInfoById(consultOrder.getPatientId());
    if (patientInfo != null) {
        consultInfoResp.setPatientHead(patientInfo.getHead());
    }
    
    // 使用Optional 和函数式编程，一行搞定，而且像说话一样
    Optional.ofNullable(patientInfo).ifPresent(p -> consultInfoResp.setPatientHead(p.getHead()));

### 2、场景二 ###

public void test1() throws Exception {
        Student student = new Student(null, 3);
        if (student == null || isEmpty(student.getName())) {
            throw new Exception();
        }
        String name = student.getName();
        // 业务省略...
    
        // 使用Optional改造
        Optional.ofNullable(student).filter(s -> !isEmpty(s.getName())).orElseThrow(() -> new Exception());
    }
    
    public static boolean isEmpty(CharSequence str) {
        return str == null || str.length() == 0;
    }

### 3、场景三 ###

public static String getChampionName(Competition comp) throws IllegalArgumentException {
        if (comp != null) {
            CompResult result = comp.getResult();
            if (result != null) {
                User champion = result.getChampion();
                if (champion != null) {
                    return champion.getName();
                }
            }
        }
        throw new IllegalArgumentException("The value of param comp isn't available.");
    }

这个在开发中是很常见的一种逻辑。去判读传进来的参数时候为空，或者是从数据库中获取的对象。由于某些原因，我们不能很流程的直接这样写。

comp.getResult().getChampion().getName()

上面的写法用Optional改写：

public static String getChampionName(Competition comp) throws IllegalArgumentException {
        return Optional.ofNullable(comp)
                .map(Competition::getResult)  // 相当于c -> c.getResult()，下同
                .map(CompResult::getChampion)
                .map(User::getName)
                .orElseThrow(()->new IllegalArgumentException("The value of param comp isn't available."));
    }

### 4、场景四 ###

类型之间的转换，并且当没有值的时候返回一个默认值

int timeout = Optional.ofNullable(redisProperties.getTimeout())
           .map(x -> Long.valueOf(x.toMillis()).intValue())
           .orElse(10000);

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