Java 8 Optional 良心指南，建议收藏

时间 2020-03-11

原文原文链接

想学习，永远都不晚，尤为是针对 Java 8 里面的好东西，Optional 就是其中之一，该类提供了一种用于表示可选值而非空引用的类级别解决方案。做为一名 Java 程序员，我真的是烦透了 NullPointerException（NPE），尽管和它熟得就像一位老朋友，知道它也是无可奈何——程序正在使用一个对象却发现这个对象的值为 null，因而 Java 虚拟机就怒发冲冠地把它抛了出来当作替罪羊。css

固然了，咱们程序员是富有责任心的，不会坐视无论，因而就有了大量的 null 值检查。尽管有时候这种检查彻底没有必要，但咱们已经习惯了例行公事。终于，Java 8 看不下去了，就引入了 Optional，以便咱们编写的代码再也不那么刻薄呆板。java

0一、没有 Optional 会有什么问题

咱们来模拟一个实际的应用场景。小王第一天上班，领导老马就给他安排了一个任务，要他从数据库中根据会员 ID 拉取一个会员的姓名，而后将姓名打印到控制台。虽然是新来的，但这个任务难不倒小王，因而他花了 10 分钟写下了这段代码：git

public class WithoutOptionalDemo {
    class Member {
        private String name;

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Member mem = getMemberByIdFromDB();
        if (mem != null) {
            System.out.println(mem.getName());
        }
    }

    public static Member getMemberByIdFromDB() {
        // 当前 ID 的会员不存在
        return null;
    }
}
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因为当前 ID 的会员不存在，因此 getMemberByIdFromDB() 方法返回了 null 来做为没有获取到该会员的结果，那就意味着在打印会员姓名的时候要先对 mem 判空，不然就会抛出 NPE 异常，不信？让小王把 if (mem != null) 去掉试试，控制台立马打印错误堆栈给你颜色看看。程序员

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at com.cmower.dzone.optional.WithoutOptionalDemo.main(WithoutOptionalDemo.java:24)
复制代码

0二、Optional 是如何解决这个问题的

小王把代码提交后，就兴高采烈地去找老马要新的任务了。本着虚心学习的态度，小王请求老马看一下本身的代码，因而老王就告诉他应该尝试一下 Optional，能够避免没有必要的 null 值检查。如今，让咱们来看看小王是如何经过 Optional 来解决上述问题的。web

public class OptionalDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Optional<Member> optional = getMemberByIdFromDB();
        optional.ifPresent(mem -> {
            System.out.println("会员姓名是：" + mem.getName());
        });
    }

    public static Optional<Member> getMemberByIdFromDB() {
        boolean hasName = true;
        if (hasName) {
            return Optional.of(new Member("沉默王二"));
        }
        return Optional.empty();
    }
}
class Member {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    // getter / setter
}
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getMemberByIdFromDB() 方法返回了 Optional<Member> 做为结果，这样就代表 Member 可能存在，也可能不存在，这时候就能够在 Optional 的 ifPresent() 方法中使用 Lambda 表达式来直接打印结果。数据库

Optional 之因此能够解决 NPE 的问题，是由于它明确的告诉咱们，不须要对它进行判空。它就好像十字路口的路标，明确地告诉你该往哪走。编程

0三、建立 Optional 对象

1）可使用静态方法 empty() 建立一个空的 Optional 对象微信

Optional<String> empty = Optional.empty();
System.out.println(empty); // 输出：Optional.empty
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2）可使用静态方法 of() 建立一个非空的 Optional 对象app

Optional<String> opt = Optional.of("沉默王二");
System.out.println(opt); // 输出：Optional[沉默王二]
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固然了，传递给 of() 方法的参数必须是非空的，也就是说不能为 null，不然仍然会抛出 NullPointerException。函数式编程

String name = null;
Optional<String> optnull = Optional.of(name);
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3）可使用静态方法 ofNullable() 建立一个便可空又可非空的 Optional 对象

String name = null;
Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(name);
System.out.println(optOrNull); // 输出：Optional.empty
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ofNullable() 方法内部有一个三元表达式，若是为参数为 null，则返回私有常量 EMPTY；不然使用 new 关键字建立了一个新的 Optional 对象——不会再抛出 NPE 异常了。

0四、判断值是否存在

能够经过方法 isPresent() 判断一个 Optional 对象是否存在，若是存在，该方法返回 true，不然返回 false——取代了 obj != null 的判断。

Optional<String> opt = Optional.of("沉默王二");
System.out.println(opt.isPresent()); // 输出：true

Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(null);
System.out.println(opt.isPresent()); // 输出：false
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Java 11 后还能够经过方法 isEmpty() 判断与 isPresent() 相反的结果。

Optional<String> opt = Optional.of("沉默王二");
System.out.println(opt.isPresent()); // 输出：false

Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(null);
System.out.println(opt.isPresent()); // 输出：true
复制代码

0五、非空表达式

Optional 类有一个很是现代化的方法——ifPresent()，容许咱们使用函数式编程的方式执行一些代码，所以，我把它称为非空表达式。若是没有该方法的话，咱们一般须要先经过 isPresent() 方法对 Optional 对象进行判空后再执行相应的代码：

Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(null);
if (optOrNull.isPresent()) {
    System.out.println(optOrNull.get().length());
}
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有了 ifPresent() 以后，状况就彻底不一样了，能够直接将 Lambda 表达式传递给该方法，代码更加简洁，更加直观。

Optional<String> opt = Optional.of("沉默王二");
opt.ifPresent(str -> System.out.println(str.length()));
复制代码

Java 9 后还能够经过方法 ifPresentOrElse(action, emptyAction) 执行两种结果，非空时执行 action，空时执行 emptyAction。

Optional<String> opt = Optional.of("沉默王二");
opt.ifPresentOrElse(str -> System.out.println(str.length()), () -> System.out.println("为空"));
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0六、设置（获取）默认值

有时候，咱们在建立（获取） Optional 对象的时候，须要一个默认值，orElse() 和 orElseGet() 方法就派上用场了。

orElse() 方法用于返回包裹在 Optional 对象中的值，若是该值不为 null，则返回；不然返回默认值。该方法的参数类型和值得类型一致。

String nullName = null;
String name = Optional.ofNullable(nullName).orElse("沉默王二");
System.out.println(name); // 输出：沉默王二
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orElseGet() 方法与 orElse() 方法相似，但参数类型不一样。若是 Optional 对象中的值为 null，则执行参数中的函数。

String nullName = null;
String name = Optional.ofNullable(nullName).orElseGet(()->"沉默王二");
System.out.println(name); // 输出：沉默王二
复制代码

从输出结果以及代码的形式上来看，这两个方法极其类似，这难免引发咱们的怀疑，Java 类库的设计者有必要这样作吗？

假设如今有这样一个获取默认值的方法，很传统的方式。

public static String getDefaultValue() {
    System.out.println("getDefaultValue");
    return "沉默王二";
}
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而后，经过 orElse() 方法和 orElseGet() 方法分别调用 getDefaultValue() 方法返回默认值。

public static void main(String[] args) {
    String name = null;
    System.out.println("orElse");
    String name2 = Optional.ofNullable(name).orElse(getDefaultValue());

    System.out.println("orElseGet");
    String name3 = Optional.ofNullable(name).orElseGet(OrElseOptionalDemo::getDefaultValue);
}
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注：类名 :: 方法名是 Java 8 引入的语法，方法名后面是没有 () 的，代表该方法并不必定会被调用。

输出结果以下所示：

orElse
getDefaultValue

orElseGet
getDefaultValue
复制代码

输出结果是类似的，没什么太大的不一样，这是在 Optional 对象的值为 null 的状况下。假如 Optional 对象的值不为 null 呢？

public static void main(String[] args) {
    String name = "沉默王三";
    System.out.println("orElse");
    String name2 = Optional.ofNullable(name).orElse(getDefaultValue());

    System.out.println("orElseGet");
    String name3 = Optional.ofNullable(name).orElseGet(OrElseOptionalDemo::getDefaultValue);
}
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输出结果以下所示：

orElse
getDefaultValue
orElseGet
复制代码

咦，orElseGet() 没有去调用 getDefaultValue()。哪一个方法的性能更佳，你明白了吧？

0七、获取值

直观从语义上来看，get() 方法才是最正宗的获取 Optional 对象值的方法，但很遗憾，该方法是有缺陷的，由于假如 Optional 对象的值为 null，该方法会抛出 NoSuchElementException 异常。这彻底与咱们使用 Optional 类的初衷相悖。

public class GetOptionalDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String name = null;
        Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(name);
        System.out.println(optOrNull.get());
    }
}
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这段程序在运行时会抛出异常：

Exception in thread "main" java.util.NoSuchElementException: No value present
    at java.base/java.util.Optional.get(Optional.java:141)
    at com.cmower.dzone.optional.GetOptionalDemo.main(GetOptionalDemo.java:9)
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尽管抛出的异常是 NoSuchElementException 而不是 NPE，但在咱们看来，显然是在“五十步笑百步”。建议 orElseGet() 方法获取 Optional 对象的值。

0八、过滤值

小王经过 Optional 类对以前的代码进行了升级，完成后又兴高采烈地跑去找老马要任务了。老马以为这小伙子不错，头脑灵活，又干活积极，很值得培养，就又交给了小王一个新的任务：用户注册时对密码的长度进行检查。

小王拿到任务后，乐开了花，由于他刚要学习 Optional 类的 filter() 方法，这就派上了用场。

public class FilterOptionalDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String password = "12345";
        Optional<String> opt = Optional.ofNullable(password);
        System.out.println(opt.filter(pwd -> pwd.length() > 6).isPresent());
    }
}
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filter() 方法的参数类型为 Predicate（Java 8 新增的一个函数式接口），也就是说能够将一个 Lambda 表达式传递给该方法做为条件，若是表达式的结果为 false，则返回一个 EMPTY 的 Optional 对象，不然返回过滤后的 Optional 对象。

在上例中，因为 password 的长度为 5 ，因此程序输出的结果为 false。假设密码的长度要求在 6 到 10 位之间，那么还能够再追加一个条件。来看小王增长难度后的代码。

Predicate<String> len6 = pwd -> pwd.length() > 6;
Predicate<String> len10 = pwd -> pwd.length() < 10;

password = "1234567";
opt = Optional.ofNullable(password);
boolean result = opt.filter(len6.and(len10)).isPresent();
System.out.println(result);
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此次程序输出的结果为 true，由于密码变成了 7 位，在 6 到 10 位之间。想象一下，假如小王使用 if-else 来完成这个任务，代码该有多冗长。

0九、转换值

小王检查完了密码的长度，仍然以为不够尽兴，以为要对密码的强度也进行检查，好比说密码不能是“password”，这样的密码太弱了。因而他又开始研究起了 map() 方法，该方法能够按照必定的规则将原有 Optional 对象转换为一个新的 Optional 对象，原有的 Optional 对象不会更改。

先来看小王写的一个简单的例子：

public class OptionalMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String name = "沉默王二";
        Optional<String> nameOptional = Optional.of(name);
        Optional<Integer> intOpt = nameOptional
                .map(String::length);

        System.out.println( intOpt.orElse(0));
    }
}
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在上面这个例子中，map() 方法的参数 String::length，意味着要将原有的字符串类型的 Optional 按照字符串长度从新生成一个新的 Optional 对象，类型为 Integer。

搞清楚了 map() 方法的基本用法后，小王决定把 map() 方法与 filter() 方法结合起来用，前者用于将密码转化为小写，后者用于判断长度以及是不是“password”。

public class OptionalMapFilterDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String password = "password";
        Optional<String>  opt = Optional.ofNullable(password);

        Predicate<String> len6 = pwd -> pwd.length() > 6;
        Predicate<String> len10 = pwd -> pwd.length() < 10;
        Predicate<String> eq = pwd -> pwd.equals("password");

        boolean result = opt.map(String::toLowerCase).filter(len6.and(len10 ).and(eq)).isPresent();
        System.out.println(result);
    }
}
复制代码

好了，我亲爱的读者朋友，以上就是本文的所有内容了——能够说是史上最佳 Optional 指南了，能看到这里的都是最优秀的程序员，二哥必需要伸出大拇指为你点个赞。

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