京东云开发者｜深入JDK中的Optional

概述：Optional{BANNED}最佳早是Google公司Guava中的概念，代表的是可选值。Optional类从Java8版本开始加入豪华套餐，主要为了解决程序中的NPE问题，从而使得更少的显式判空，防止代码污染，另一方面，也使得领域模型中所隐藏的知识，得以显式体现在代码中。Optional类位于java.util包下，对链式编程风格有一定的支持。实际上，Optional更像是一个容器，其中存放的成员变量是一个T类型的value，可值可Null，使用的是Wrapper模式，对value操作进行了包装与设计。本文将从Optional所解决的问题开始，逐层解剖，由浅入深，文中会出现Optioanl方法之间的对比，实践，误用情况分析，优缺点等。与大家一起，对这项Java8中的新特性，进行理解和深入。

1、解决的问题

臭名昭著的空指针异常，是每个程序员都会遇到的一种常见异常，任何访问对象的方法与属性的调用，都可能会出现NullPointException，如果要确保不触发异常，我们通常需要进行对象的判空操作。

举个栗子，有一个人（Shopper）进超市购物，可能会用购物车（Trolley）也可能会用其它方式，购物车里可能会有一袋栗子（Chestnut），也可能没有。三者定义的代码如下：

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython public class Shopper { private Trolley trolley; public Trolley getTrolley(){ return trolley;
  }
} public class Trolley { private Chestnut chestnut; public Chestnut getChestnut(){ return chestnut;
  }
} public class Chestnut { private String name; public String getName(){ return name;
  }
}

这时想要获得购物车中栗子的名称，像下面这么写，就可能会见到我们的“老朋友”（NPE）

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython public String result(Shopper shopper){ return shopper.getTrolley().getChestnut().getName();
}

为了能避免出现空指针异常，通常的写法会逐层判空（多层嵌套法），如下

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython public String result(Shopper shopper) { if (shopper != null) {
            Trolley trolley = shopper.getTrolley(); if (trolley != null) {
                Chestnut chestnut = trolley.getChestnut(); if (chestnut != null) { return chestnut.getName();
                }
            }
        } return "获取失败辽";
    }

多层嵌套的方法在对象级联关系比较深的时候会看得眼花缭乱的，尤其是那一层一层的括号；另外出错的原因也因为缺乏对应信息而被模糊（例如trolley为空时也只返回了{BANNED}最佳后的获取失败。当然也可以在每一层增加return，相应的代码有会变得很冗长），所以此时我们也可以用遇空则返回的卫语句进行改写。

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython public String result(Shopper shopper) { if (shopper == null) { return "购物者不存在";
    }
    Trolley trolley = shopper.getTrolley(); if (trolley == null) { return "购物车不存在";
    }
    Chestnut chestnut = trolley.getChestnut(); if (chestnut == null) { return "栗子不存在";
    } return chestnut.getName();
}

为了取一个名字进行了三次显示判空操作，这样的代码当然没有问题，但是优秀的工程师们总是希望能获得更优雅简洁的代码。Optional就提供了一些方法，实现了这样的期望。

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython public String result(Shopper shopper){ return Optional.ofNullable(shopper) .map(Shopper::getTrolley) .map(Trolley::getChestnut) .map(Chestnut::getName) .orElse("获取失败辽");
}

2、常用方法

1）获得Optional对象

Optional类中有两个构造方法：带参和不带参的。带参的将传入的参数赋值value，从而构建Optional对象；不带参的用null初始化value构建对象。

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython private Optional() {} private Optional(T value) {}

但是两者都是私有方法，而实际上Optional的对象都是通过静态工厂模式的方式构建，主要有以下三个函数

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython public static  Optional of(T value) {} public static  Optional ofNullable(T value) {} public static  Optional empty() {}

创建一个一定不为空的Optional对象，因为如果传入的参数为空会抛出NPE

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
Chestnut chestnut = new Chestnut();
Optional opChest = Optional.of(chestnut);

创建一个空的Optional对象

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
Optional<Chestnut> opChest = Optional.empty();

创建一个可空的Optional对象

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython Chestnut chestnut = null; Optional opChest = Optional.ofNullable(chestnut);

2）正常使用

正常使用的方法可以被大致分为三种类型，判断类、操作类和取值类

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython //判断类 public boolean isPresent() {} //操作类 public void ifPresent(Consumersuper T> consumer) {} //取值类 public T get() {} public T orElse(T other) {} public T orElseGet(Supplier other) {} public  T orElseThrow(Supplier exceptionSupplier) throws X {}

isPresent()方法像一个安全阀，控制着容器中的value值是空还是有值，用法与原本的null != obj的用法相似。当obj有值返回true，为空返回false（即value值存在为真）。但一般实现判断空或不为空的逻辑，使用Optional其他的方法处理会更为常见。如下代码将会打印出没有栗子的悲惨事实。

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
Optional opChest = Optional.empty(); if (!opChest.isPresent()){
  System.out.println("容器里没有栗子");
} 

ifPresent()方法是一个操作类的方法，他的参数是一段目标类型为Consumer的函数，当value不为空时，自动执行consumer中的accept()方法（传入时实现），为空则不执行任何操作。比如下面这段代码，我们传入了一段输出value的lamda表达式，打印出了“迁西板栗”。

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython Optional<Chestnut> opChest = Optional.ofNullable(new Chestnut("迁西板栗"));
opChest.ifPresent(c -> System.out.println(c.getName()));

get()方法源码如下，可以看出，get的作用是直接返回容器中的value。但如此粗暴的方法，使用前如果不判空，在value为空时，便会毫不留情地抛出一个异常。

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython public T get() { if (value == null) { throw new NoSuchElementException("No value present");
   } return value;
}

三个orElse方法与get相似，也都属于取值的操作。与get不同之处在于orElse方法不用额外的判空语句，撰写逻辑时比较愉快。三个orElse的相同之处是当value不为空时都会返回value。当为空时，则另有各自的操作：orElse()方法会返回传入的other实例（也可以为Supplier类型的函数）；orElseGet()方法会自动执行Supplier类型实例的get()方法；orElseThrow()方法会抛出一个自定的异常。更具体的差别会在后面的方法对比中描述。

如下面这段代码，展示了在没有栗子的时候，如何吐出“信阳板栗”、“镇安板栗”，以及抛出“抹油栗子”的警告。

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
Optional opChest = Optional.empty();
System.out.println(opChest.orElse(new Chestnut("信阳板栗")));
System.out.println(opChest.orElseGet(() -> new Chestnut("镇安板栗"))); try {
   opChest.orElseThrow(() -> new RuntimeException("抹油栗子呀"));
}catch (RuntimeException e){
   System.out.println(e.getMessage());
}

3）进阶使用

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython public Optional filter(Predicatesuper T> predicate) {} public Optional map(Functionsuper T, ? extends U> mapper) {} public Optional flatMap(Functionsuper T, Optional> mapper) {}

filter()方法接受谓词为Predicate类型的函数作为参数，如果value值不为空则自动执行predicate的test()方法（传入时实现），来判断是否满足条件，满足则会返回自身Optional，不满足会返回空Optional；如果value值为空，则会返回自身Optional（其实跟空Optional也差不多）。如下代码，第二句中筛选条件“邵店板栗”与opChest中的板栗名不符，没有通过过滤。而第三句的筛选条件与opChest一致，所以{BANNED}最佳后打印出来的是“宽城板栗”。

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython Optional<Chestnut> opChest = Optional.ofNullable(new Chestnut("宽城板栗"));
opChest.filter(c -> "邵店板栗".equals(c.getName())).ifPresent(System.out::println);
opChest.filter(c -> "宽城板栗".equals(c.getName())).ifPresent(System.out::println);

map()和flatmap()方法传入的都是一个Function类型的函数，map在这里翻译为“映射”，当value值不为空时进行一些处理，返回的值是经过mapper的apply()方法处理后的Optional类型的值，两个方法的结果一致，处理过程中会有差别。如下代码，从opChest中获取了板栗名后，重新new了一个板栗取名“邢台板栗”，并打印出来，两者输出一致，处理形式上有差异，这个在后面的方法对比中会再次说到。

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython Optional<Chestnut> opChest = Optional.ofNullable(new Chestnut("邢台板栗")); System.out.println(opChest.map(c -> new Chestnut(c.getName()))); System.out.println(opChest.flatMap(c -> Optional.ofNullable(new Chestnut(c.getName()))));

4）1.9新增

PlainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython public void ifPresentOrElse(Consumersuper T> action, Runnable emptyAction) {} public Optional or(Supplier
            

              

			  
			  
				


				
			  
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