Java 8 Optional 良心指南，建議收藏

時間 2020-03-11

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想學習，永遠都不晚，尤爲是針對 Java 8 裏面的好東西，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。做爲一名 Java 程序員，我真的是煩透了 NullPointerException（NPE），儘管和它熟得就像一位老朋友，知道它也是無可奈何——程序正在使用一個對象卻發現這個對象的值爲 null，因而 Java 虛擬機就怒髮衝冠地把它拋了出來當作替罪羊。css

固然了，咱們程序員是富有責任心的，不會坐視無論，因而就有了大量的 null 值檢查。儘管有時候這種檢查徹底沒有必要，但咱們已經習慣了例行公事。終於，Java 8 看不下去了，就引入了 Optional，以便咱們編寫的代碼再也不那麼刻薄呆板。java

0一、沒有 Optional 會有什麼問題

咱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，而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，因而他花了 10 分鐘寫下了這段代碼：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() {
        // 當前 ID 的會員不存在
        return null;
    }
}
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因爲當前 ID 的會員不存在，因此 getMemberByIdFromDB() 方法返回了 null 來做爲沒有獲取到該會員的結果，那就意味着在打印會員姓名的時候要先對 mem 判空，不然就會拋出 NPE 異常，不信？讓小王把 if (mem != null) 去掉試試，控制檯立馬打印錯誤堆棧給你顏色看看。程序員

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
    at com.cmower.dzone.optional.WithoutOptionalDemo.main(WithoutOptionalDemo.java:24)
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0二、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。本着虛心學習的態度，小王請求老馬看一下本身的代碼，因而老王就告訴他應該嘗試一下 Optional，能夠避免沒有必要的 null 值檢查。如今，讓咱們來看看小王是如何經過 Optional 來解決上述問題的。web

public class OptionalDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Optional<Member> optional = getMemberByIdFromDB();
        optional.ifPresent(mem -> {
            System.out.println("會員姓名是：" + 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> 做爲結果，這樣就代表 Member 可能存在，也可能不存在，這時候就能夠在 Optional 的 ifPresent() 方法中使用 Lambda 表達式來直接打印結果。數據庫

Optional 之因此能夠解決 NPE 的問題，是由於它明確的告訴咱們，不須要對它進行判空。它就好像十字路口的路標，明確地告訴你該往哪走。編程

0三、建立 Optional 對象

1）可使用靜態方法 empty() 建立一個空的 Optional 對象微信

Optional<String> empty = Optional.empty();
System.out.println(empty); // 輸出：Optional.empty
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2）可使用靜態方法 of() 建立一個非空的 Optional 對象app

Optional<String> opt = Optional.of("沉默王二");
System.out.println(opt); // 輸出：Optional[沉默王二]
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固然了，傳遞給 of() 方法的參數必須是非空的，也就是說不能爲 null，不然仍然會拋出 NullPointerException。函數式編程

String name = null;
Optional<String> optnull = Optional.of(name);
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3）可使用靜態方法 ofNullable() 建立一個便可空又可非空的 Optional 對象

String name = null;
Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(name);
System.out.println(optOrNull); // 輸出：Optional.empty
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ofNullable() 方法內部有一個三元表達式，若是爲參數爲 null，則返回私有常量 EMPTY；不然使用 new 關鍵字建立了一個新的 Optional 對象——不會再拋出 NPE 異常了。

0四、判斷值是否存在

能夠經過方法 isPresent() 判斷一個 Optional 對象是否存在，若是存在，該方法返回 true，不然返回 false——取代了 obj != null 的判斷。

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

Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(null);
System.out.println(opt.isPresent()); // 輸出：false
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Java 11 後還能夠經過方法 isEmpty() 判斷與 isPresent() 相反的結果。

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

Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(null);
System.out.println(opt.isPresent()); // 輸出：true
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0五、非空表達式

Optional 類有一個很是現代化的方法——ifPresent()，容許咱們使用函數式編程的方式執行一些代碼，所以，我把它稱爲非空表達式。若是沒有該方法的話，咱們一般須要先經過 isPresent() 方法對 Optional 對象進行判空後再執行相應的代碼：

Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(null);
if (optOrNull.isPresent()) {
    System.out.println(optOrNull.get().length());
}
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有了 ifPresent() 以後，狀況就徹底不一樣了，能夠直接將 Lambda 表達式傳遞給該方法，代碼更加簡潔，更加直觀。

Optional<String> opt = Optional.of("沉默王二");
opt.ifPresent(str -> System.out.println(str.length()));
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Java 9 後還能夠經過方法 ifPresentOrElse(action, emptyAction) 執行兩種結果，非空時執行 action，空時執行 emptyAction。

Optional<String> opt = Optional.of("沉默王二");
opt.ifPresentOrElse(str -> System.out.println(str.length()), () -> System.out.println("爲空"));
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0六、設置（獲取）默認值

有時候，咱們在建立（獲取） Optional 對象的時候，須要一個默認值，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，若是該值不爲 null，則返回；不然返回默認值。該方法的參數類型和值得類型一致。

String nullName = null;
String name = Optional.ofNullable(nullName).orElse("沉默王二");
System.out.println(name); // 輸出：沉默王二
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orElseGet() 方法與 orElse() 方法相似，但參數類型不一樣。若是 Optional 對象中的值爲 null，則執行參數中的函數。

String nullName = null;
String name = Optional.ofNullable(nullName).orElseGet(()->"沉默王二");
System.out.println(name); // 輸出：沉默王二
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從輸出結果以及代碼的形式上來看，這兩個方法極其類似，這難免引發咱們的懷疑，Java 類庫的設計者有必要這樣作嗎？

假設如今有這樣一個獲取默認值的方法，很傳統的方式。

public static String getDefaultValue() {
    System.out.println("getDefaultValue");
    return "沉默王二";
}
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而後，經過 orElse() 方法和 orElseGet() 方法分別調用 getDefaultValue() 方法返回默認值。

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：類名 :: 方法名是 Java 8 引入的語法，方法名後面是沒有 () 的，代表該方法並不必定會被調用。

輸出結果以下所示：

orElse
getDefaultValue

orElseGet
getDefaultValue
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輸出結果是類似的，沒什麼太大的不一樣，這是在 Optional 對象的值爲 null 的狀況下。假如 Optional 對象的值不爲 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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輸出結果以下所示：

orElse
getDefaultValue
orElseGet
複製代碼

咦，orElseGet() 沒有去調用 getDefaultValue()。哪一個方法的性能更佳，你明白了吧？

0七、獲取值

直觀從語義上來看，get() 方法纔是最正宗的獲取 Optional 對象值的方法，但很遺憾，該方法是有缺陷的，由於假如 Optional 對象的值爲 null，該方法會拋出 NoSuchElementException 異常。這徹底與咱們使用 Optional 類的初衷相悖。

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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這段程序在運行時會拋出異常：

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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儘管拋出的異常是 NoSuchElementException 而不是 NPE，但在咱們看來，顯然是在「五十步笑百步」。建議 orElseGet() 方法獲取 Optional 對象的值。

0八、過濾值

小王經過 Optional 類對以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。老馬以爲這小夥子不錯，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，由於他剛要學習 Optional 類的 filter() 方法，這就派上了用場。

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() 方法的參數類型爲 Predicate（Java 8 新增的一個函數式接口），也就是說能夠將一個 Lambda 表達式傳遞給該方法做爲條件，若是表達式的結果爲 false，則返回一個 EMPTY 的 Optional 對象，不然返回過濾後的 Optional 對象。

在上例中，因爲 password 的長度爲 5 ，因此程序輸出的結果爲 false。假設密碼的長度要求在 6 到 10 位之間，那麼還能夠再追加一個條件。來看小王增長難度後的代碼。

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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此次程序輸出的結果爲 true，由於密碼變成了 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。

0九、轉換值

小王檢查完了密碼的長度，仍然以爲不夠盡興，以爲要對密碼的強度也進行檢查，好比說密碼不能是「password」，這樣的密碼太弱了。因而他又開始研究起了 map() 方法，該方法能夠按照必定的規則將原有 Optional 對象轉換爲一個新的 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：

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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在上面這個例子中，map() 方法的參數 String::length，意味着要將原有的字符串類型的 Optional 按照字符串長度從新生成一個新的 Optional 對象，類型爲 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爲小寫，後者用於判斷長度以及是不是「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);
    }
}
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