看我發現了什麼好東西？Java Optional，絕對值得一學

作者 | 沉默王二

來源 | CSDN博客

頭圖 | 付費下載自視覺中國

出品 | CSDN（ID:CSDNnews）

想學習，永遠都不晚，尤其是針對 Java 8 裡面的好東西，Optional 就是其中之一，該類提供了一種用於表示可選值而非空引用的類級別解決方案。作為一名 Java 程序員，我真的是煩透了 PointerException（NPE），儘管和它熟得就像一位老朋友，知道它也是迫不得已——程序正在使用一個對象卻發現這個對象的值為 ，於是 Java 虛擬機就怒髮衝冠地把它拋了出來當做替罪羊。

當然了，我們程序員是富有責任心的，不會坐視不管，於是就有了大量的 值檢查。儘管有時候這種檢查完全沒有必要，但我們已經習慣了例行公事。終於，Java 8 看不下去了，就引入了 Optional，以便我們編寫的代碼不再那麼刻薄呆板。

沒有 Optional 會有什麼問題

我們來模擬一個實際的應用場景。小王第一天上班，領導老馬就給他安排了一個任務，要他從數據庫中根據會員 ID 拉取一個會員的姓名，然後將姓名打印到控制檯。雖然是新來的，但這個任務難不倒小王，於是他花了 10 分鐘寫下了這段代碼：

<code> 1public class WithoutOptionalDemo {
2 class Member {
3 private String name;
4
5 public String getName {
6 return name;
7 } 

8
9 public void setName(String name) {
10 this.name = name;
11 }
12 }
13
14 public static void main(String[] args) {
15 Member mem = getMemberByIdFromDB;
16 if (mem != ) {
17 System.out.println(mem.getName);
18 }
19 }
20
21 public static Member getMemberByIdFromDB {
22 // 當前 ID 的會員不存在
23 return ;
24 }
25}
/<code>

由於當前 ID 的會員不存在，所以 getMemberByIdFromDB 方法返回了 來作為沒有獲取到該會員的結果，那就意味著在打印會員姓名的時候要先對 mem 判空，否則就會拋出 NPE 異常，不信？讓小王把 if (mem != ) 去掉試試，控制檯立馬打印錯誤堆棧給你顏色看看。

<code>1Exception in thread "main" java.lang.PointerException
2 at com.cmower.dzone.optional.WithoutOptionalDemo.main(WithoutOptionalDemo.java:24)
/<code>

Optional 是如何解決這個問題的

小王把代碼提交後，就興高采烈地去找老馬要新的任務了。本著虛心學習的態度，小王請求老馬看一下自己的代碼，於是老王就告訴他應該嘗試一下 Optional，可以避免沒有必要的 值檢查。現在，讓我們來看看小王是如何通過 Optional 來解決上述問題的。

<code> 1public class OptionalDemo {
2 public static void main(String[] args) {
3 Optional<member> optional = getMemberByIdFromDB;
4 optional.ifPresent(mem -> {
5 System.out.println("會員姓名是：" + mem.getName);
6 });
7 }
8
9 public static Optional<member> getMemberByIdFromDB {
10 boolean hasName = true;
11 if (hasName) {
12 return Optional.of(new Member("沉默王二"));
13 }
14 return Optional.empty;
15 }
16}
17class Member {
18 private String name;
19
20 public String getName {
21 return name;
22 }
23
24 // getter / setter
25}
/<member>/<member>/<code>

getMemberByIdFromDB 方法返回了 Optional<member> 作為結果，這樣就表明 Member 可能存在，也可能不存在，這時候就可以在 Optional 的 ifPresent 方法中使用 Lambda 表達式來直接打印結果。/<member>

Optional 之所以可以解決 NPE 的問題，是因為它明確的告訴我們，不需要對它進行判空。它就好像十字路口的路標，明確地告訴你該往哪走。

創建 Optional 對象

1）可以使用靜態方法 empty 創建一個空的 Optional 對象

<code>1Optional<string> empty = Optional.empty;
2System.out.println(empty); // 輸出：Optional.empty
/<string>/<code>

2）可以使用靜態方法 of 創建一個非空的 Optional 對象

<code>1Optional<string> opt = Optional.of("沉默王二");
2System.out.println(opt); // 輸出：Optional[沉默王二]
/<string>/<code>

當然了，傳遞給 of 方法的參數必須是非空的，也就是說不能為 ，否則仍然會拋出 PointerException。

<code>1String name = ;
2Optional<string> opt = Optional.of(name);
/<string>/<code>

3）可以使用靜態方法 ofable 創建一個即可空又可非空的 Optional 對象

<code>1String name = ;
2Optional<string> optOr = Optional.ofable(name);
3System.out.println(optOr); // 輸出：Optional.empty
/<string>/<code>

ofable 方法內部有一個三元表達式，如果為參數為 ，則返回私有常量 EMPTY；否則使用 new 關鍵字創建了一個新的 Optional 對象——不會再拋出 NPE 異常了。

判斷值是否存在

可以通過方法 isPresent 判斷一個 Optional 對象是否存在，如果存在，該方法返回 true，否則返回 false——取代了 obj != 的判斷。

<code>1Optional<string> opt = Optional.of("沉默王二");
2System.out.println(opt.isPresent); // 輸出：true
3
4Optional<string> optOr = Optional.ofable;
5System.out.println(opt.isPresent); // 輸出：false
/<string>/<string>/<code>

Java 11 後還可以通過方法 isEmpty 判斷與 isPresent 相反的結果。

<code>1Optional<string> opt = Optional.of("沉默王二");
2System.out.println(opt.isPresent); // 輸出：false
3
4Optional<string> optOr = Optional.ofable;
5System.out.println(opt.isPresent); // 輸出：true
/<string>/<string>/<code>

非空表達式

Optional 類有一個非常現代化的方法——ifPresent，允許我們使用函數式編程的方式執行一些代碼，因此，我把它稱為非空表達式。如果沒有該方法的話，我們通常需要先通過 isPresent 方法對 Optional 對象進行判空後再執行相應的代碼：

<code>1Optional<string> optOr = Optional.ofable;
2if (optOr.isPresent) {
3 System.out.println(optOr.get.length);
4}
/<string>/<code>

有了 ifPresent 之後，情況就完全不同了，可以直接將 Lambda 表達式傳遞給該方法，代碼更加簡潔，更加直觀。

<code>1Optional<string> opt = Optional.of("沉默王二");
2opt.ifPresent(str -> System.out.println(str.length));
/<string>/<code>

Java 9 後還可以通過方法 ifPresentOrElse(action, emptyAction) 執行兩種結果，非空時執行 action，空時執行 emptyAction。

<code>1Optional<string> opt = Optional.of("沉默王二");
2opt.ifPresentOrElse(str -> System.out.println(str.length), -> System.out.println("為空"));
/<string>/<code>

設置（獲取）默認值

有時候，我們在創建（獲取） Optional 對象的時候，需要一個默認值，orElse 和 orElseGet 方法就派上用場了。

orElse 方法用於返回包裹在 Optional 對象中的值，如果該值不為 ，則返回；否則返回默認值。該方法的參數類型和值得類型一致。

<code>1String Name = ;
2String name = Optional.ofable(Name).orElse("沉默王二");
3System.out.println(name); // 輸出：沉默王二
/<code>

orElseGet 方法與 orElse 方法類似，但參數類型不同。如果 Optional 對象中的值為 ，則執行參數中的函數。

<code>1String Name = ;
2String name = Optional.ofable(Name).orElseGet(->"沉默王二");
3System.out.println(name); // 輸出：沉默王二
/<code>

從輸出結果以及代碼的形式上來看，這兩個方法極其相似，這不免引起我們的懷疑，Java 類庫的設計者有必要這樣做嗎？

假設現在有這樣一個獲取默認值的方法，很傳統的方式。

<code>1public static String getDefaultValue {
2 System.out.println("getDefaultValue");
3 return "沉默王二"; 

4}
/<code>

然後，通過 orElse 方法和 orElseGet 方法分別調用 getDefaultValue 方法返回默認值。

<code>1public static void main(String[] args) {
2 String name = ;
3 System.out.println("orElse");
4 String name2 = Optional.ofable(name).orElse(getDefaultValue);
5
6 System.out.println("orElseGet");
7 String name3 = Optional.ofable(name).orElseGet(OrElseOptionalDemo::getDefaultValue);
8}
/<code>

注：類名 :: 方法名是 Java 8 引入的語法，方法名後面是沒有 的，表明該方法並不一定會被調用。

輸出結果如下所示：

<code>1orElse
2getDefaultValue
3
4orElseGet
5getDefaultValue
/<code>

輸出結果是相似的，沒什麼太大的不同，這是在 Optional 對象的值為 的情況下。假如 Optional 對象的值不為 呢？

<code>1public static void main(String[] args) {
2 String name = "沉默王三";
3 System.out.println("orElse");
4 String name2 = Optional.ofable(name).orElse(getDefaultValue);
5
6 System.out.println("orElseGet");
7 String name3 = Optional.ofable(name).orElseGet(OrElseOptionalDemo::getDefaultValue);
8}
/<code>

輸出結果如下所示：

<code>1orElse
2getDefaultValue
3orElseGet
/<code>

咦，orElseGet 沒有去調用 getDefaultValue。哪個方法的性能更佳，你明白了吧？

獲取值

直觀從語義上來看，get 方法才是最正宗的獲取 Optional 對象值的方法，但很遺憾，該方法是有缺陷的，因為假如 Optional 對象的值為 ，該方法會拋出 NoSuchElementException 異常。這完全與我們使用 Optional 類的初衷相悖。

<code>1public class GetOptionalDemo {
2 public static void main(String[] args) {
3 String name = ;
4 Optional<string> optOr = Optional.ofable(name);
5 System.out.println(optOr.get);
6 }
7}
/<string>/<code>

這段程序在運行時會拋出異常：

<code>1Exception in thread "main" java.util.NoSuchElementException: No value present
2 at java.base/java.util.Optional.get(Optional.java:141)
3 at com.cmower.dzone.optional.GetOptionalDemo.main(GetOptionalDemo.java:9)
/<code>

儘管拋出的異常是 NoSuchElementException 而不是 NPE，但在我們看來，顯然是在“五十步笑百步”。建議 orElseGet 方法獲取 Optional 對象的值。

小王通過 Optional 類對之前的代碼進行了升級，完成後又興高采烈地跑去找老馬要任務了。老馬覺得這小夥子不錯，頭腦靈活，又幹活積極，很值得培養，就又交給了小王一個新的任務：用戶註冊時對密碼的長度進行檢查。

小王拿到任務後，樂開了花，因為他剛要學習 Optional 類的 filter 方法，這就派上了用場。

<code>1public class FilterOptionalDemo {
2 public static void main(String[] args) {
3 String password = "12345";
4 Optional<string> opt = Optional.ofable(password);
5 System.out.println(opt.filter(pwd -> pwd.length > 6).isPresent);
6 }
7}
/<string>/<code>

filter 方法的參數類型為 Predicate（Java 8 新增的一個函數式接口），也就是說可以將一個 Lambda 表達式傳遞給該方法作為條件，如果表達式的結果為 false，則返回一個 EMPTY 的 Optional 對象，否則返回過濾後的 Optional 對象。

在上例中，由於 password 的長度為 5 ，所以程序輸出的結果為 false。假設密碼的長度要求在 6 到 10 位之間，那麼還可以再追加一個條件。來看小王增加難度後的代碼。

<code>1Predicate<string> len6 = pwd -> pwd.length > 6;
2Predicate<string> len10 = pwd -> pwd.length < 10;
3
4password = "1234567"; 

5opt = Optional.ofable(password);
6boolean result = opt.filter(len6.and(len10)).isPresent;
7System.out.println(result);
/<string>/<string>/<code>

這次程序輸出的結果為 true，因為密碼變成了 7 位，在 6 到 10 位之間。想象一下，假如小王使用 if-else 來完成這個任務，代碼該有多冗長。

轉換值

小王檢查完了密碼的長度，仍然覺得不夠盡興，覺得要對密碼的強度也進行檢查，比如說密碼不能是“password”，這樣的密碼太弱了。於是他又開始研究起了 map 方法，該方法可以按照一定的規則將原有 Optional 對象轉換為一個新的 Optional 對象，原有的 Optional 對象不會更改。

先來看小王寫的一個簡單的例子：

<code> 1public class OptionalMapDemo {
2 public static void main(String[] args) {
3 String name = "沉默王二";
4 Optional<string> nameOptional = Optional.of(name);
5 Optional<integer> intOpt = nameOptional
6 .map(String::length);
7
8 System.out.println( intOpt.orElse(0));
9 }
10}
/<integer>/<string>/<code>

在上面這個例子中，map 方法的參數 String::length，意味著要 將原有的字符串類型的 Optional 按照字符串長度重新生成一個新的 Optional 對象，類型為 Integer。

搞清楚了 map 方法的基本用法後，小王決定把 map 方法與 filter 方法結合起來用，前者用於將密碼轉化為小寫，後者用於判斷長度以及是否是“password”。

<code> 1public class OptionalMapFilterDemo {
2 public static void main(String[] args) {
3 String password = "password";
4 Optional<string> opt = Optional.ofable(password);
5
6 Predicate<string> len6 = pwd -> pwd.length > 6;
7 Predicate<string> len10 = pwd -> pwd.length < 10;
8 Predicate<string> eq = pwd -> pwd.equals("password");
9
10 boolean result = opt.map(String::toLowerCase).filter(len6.and(len10 ).and(eq)).isPresent;
11 System.out.println(result);
12 }
13}
/<string>/<string>/<string>/<string>/<code>

好了，我親愛的讀者朋友，以上就是本文的全部內容了——可以說是史上最佳 Optional 指南了，能看到這裡的都是最優秀的程序員，二哥必須要伸出大拇指為你點個贊。

原文鏈接：

https://blog.csdn.net/qing_gee/article/details/104767082

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