Java8新特性之空指针异常的克星Optional类的实现

Java8新特性系列我们已经介绍了Stream、Lambda表达式、DateTime日期时间处理，最后以“NullPointerException” 的克星Optional类的讲解来收尾。

背景

作为开发人员每天与NullPointerException斗智斗勇。每接收到参数或调用方法获得值得判断一下是否为null。稍不留意，空指针异常就像幽灵一样出现了。

这篇文章我们来学习Java8是如何通过Optional类来避免空指针异常的。

先来看一下不使用Optional类时，我们为了防止NullPointerException会怎么处理。

public String getParentName(Person son) {
 if (son != null) {
 Person parent = son.getParent();
 if (parent != null) {
  return parent.getUsername();
 } else {
  return "--";
 }
 }

 return "--";
}

为了防止出现异常，需要不停的判断对象是否为null。但如果业务逻辑比较复杂，会涌现出大量的ifelse。看似逻辑缜密，但易读性却并不高。

为了解决相关问题，在Effective Java中建议若方法返回类型为集合，则通过返回空集合以避免 NullPointerException，真是煞费苦心。

先看一下上面的代码使用Optional之后会变成什么样子。

public String getParentNameWithOptional(Person son) {
 return Optional.ofNullable(son).map(Person::getParent).map(Person::getUsername).orElse("--");
}

对照一下代码，看看神不神奇？！

Optional类简介

java.util.Optional类的引入很好的解决空指针异常，类声明如下：

public final class Optional<T> {}

java.util.Optional类是一个封装了Optional值的容器对象，Optional值可以为null，如果值存在，调用isPresent()方法返回true，调用get()方法可以获取值。

通过源代码会发现，它并没有实现java.io.Serializable接口，因此应避免在类属性中使用，防止意想不到的问题。

除了Optional类之外，还扩展了一些常用类型的Optional对象，比如：OptionalDouble、OptionalInt、OptionalLong。用法基本上相似。

下面通过具体的操作和功能来了解Optional类。

创建Optional对象

创建Optional对象有三种方法：empty()、of()、ofNullable()，均为静态方法。

如果Optional对象没有值则用empty()方法。

Optional empty = Optional.empty();

如果确定Optional对象的值不为null，则可用of()方法。

Optional stringOptional = Optional.of("Hello 公众号：程序新视界");

如果不确定Optional对象的值是否为null，则可用ofNullable()。比如上面，不确定Person对象是不否null，就用了ofNullable()方法。当然，也可以直接给该方法传null。

Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);

此时，通过调用其isPresent方法可以查看该Optional中是否值为null。

boolean bool = ofNullOptional.isPresent();
System.out.println(bool);

此时如果直接调用get方法获取值，则会抛出异常。

ofNullOptional.get();

get获取Optional中的值

通过get方法可获取Optional中的值，但如果值为null，则会抛出异常。

Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);
ofNullOptional.get();

异常信息：

java.util.NoSuchElementException: No value present
  at java.util.Optional.get(Optional.java:135)
...

此时，需要另外一个方法的辅助：isPresent()。该方法可判定Optional中是否有值，如果有则返回true，如果没有则返回false。

Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);
boolean bool = ofNullOptional.isPresent();
if(bool){
 ofNullOptional.get();
}

map获取Optional中的值

对于对象操作，也可以通过map来获取值，最开始简化的例子就是如此。

Optional<Person> sonOptional = Optional.ofNullable(son);
System.out.println(sonOptional.map(Person::getUsername));

map方法，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。

flatMap获取Optional中的值

如果有值，则返回Optional类型返回值，否则返回空Optional。flatMap与map方法类似。但flatMap中的mapper返回值必须是Optional。调用结束时，flatMap不会对结果用Optional封装。

Optional<Person> sonOptional = Optional.ofNullable(son);
sonOptional.flatMap(OptionalTest::getOptionalPerson);

调用的是当前类OptionalTest的另外一个方法：

public static Optional<Person> getOptionalPerson(Person person){
 return Optional.ofNullable(person);
}
 

orElse获取Optional中的值

orElse方法，如果有值就返回，否则返回一个给定的值作为默认值；

Optional.empty().orElse("--");

上面这种情况就会返回“–”。

在此，这种操作与三目运算效果一样。

str != null ? str : "--"

orElseGet获取Optional中的值

orElseGet()方法与orElse()方法作用类似，但生成默认值的方式不同。该方法接受一个Supplier<? extends T>函数式接口参数，用于生成默认值；

Optional.empty().orElseGet(() -> {
  String a = "关注";
  String b = "公众号：程序新视界";
  return a  b;
 });

很显然，这里可以处理更多的业务逻辑。

orElseThrow获取Optional中的值

orElseThrow()方法与get()方法类似，当值为null时调用会抛出NullPointerException异常，但该方法可以指定抛出的异常类型。

Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException("请先关注公众号！"));

此时打印异常信息为：

Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException("请先关注公众号！"));

判断并执行操作

ifPresent方法，可对值进行判断然后打印，接收参数为Consumer<? super T>函数式接口。

Optional.of("公众号：程序新视界").ifPresent(System.out::println);

当然，也可以在函数中执行其他复杂操作：

Optional.of("公众号：程序新视界").ifPresent((val)->{
  System.out.println("欢迎关注"  val);
 });

filter()方法过滤

filter()方法可用于判断Optional对象是否满足给定条件，一般用于条件过滤：

Optional.of("公众号：程序新视界").filter((val)->{
 return val.contains("程序新视界");
});
// 简化写法
Optional.of("公众号：程序新视界").filter((val)-> val.contains("程序新视界"));

使用误区

关于使用Optional的误区有以下：

• 正确的使用创建方法，不确定是否为null时尽量选择ofNullable方法。
• 避免用在成员变量上（原因上面已经提到）；
• 避免直接调用Optional对象的get和isPresent方法；

最后一条可能难理解，试想一下如果先用isPresent方法获得是否存在，然后决定是否调用get方法和之前的ifelse判断并无二致。

Java8提倡函数式编程，新增的许多API都可以用函数式编程表示，Optional类也是其中之一。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。