Java8新特性之空指針異常的克星Optional類的實現

Java8新特性系列我們已經介紹了Stream、Lambda表達式、DateTime日期時間處理，最后以“NullPointerException” 的克星Optional類的講解來收尾。

背景

作為開發人員每天與NullPointerException斗智斗勇。每接收到參數或調用方法獲得值得判斷一下是否為null。稍不留意，空指針異常就像幽靈一樣出現了。

這篇文章我們來學習Java8是如何通過Optional類來避免空指針異常的。

先來看一下不使用Optional類時，我們為了防止NullPointerException會怎么處理。

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

 return "--";
}

為了防止出現異常，需要不停的判斷對象是否為null。但如果業務邏輯比較復雜，會涌現出大量的ifelse。看似邏輯縝密，但易讀性卻并不高。

為了解決相關問題，在Effective Java中建議若方法返回類型為集合，則通過返回空集合以避免 NullPointerException，真是煞費苦心。

先看一下上面的代碼使用Optional之后會變成什么樣子。

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

對照一下代碼，看看神不神奇？！

Optional類簡介

java.util.Optional類的引入很好的解決空指針異常，類聲明如下：

public final class Optional<T> {}

java.util.Optional類是一個封裝了Optional值的容器對象，Optional值可以為null，如果值存在，調用isPresent()方法返回true，調用get()方法可以獲取值。

通過源代碼會發現，它并沒有實現java.io.Serializable接口，因此應避免在類屬性中使用，防止意想不到的問題。

除了Optional類之外，還擴展了一些常用類型的Optional對象，比如：OptionalDouble、OptionalInt、OptionalLong。用法基本上相似。

下面通過具體的操作和功能來了解Optional類。

創建Optional對象

創建Optional對象有三種方法：empty()、of()、ofNullable()，均為靜態方法。

如果Optional對象沒有值則用empty()方法。

Optional empty = Optional.empty();

如果確定Optional對象的值不為null，則可用of()方法。

Optional stringOptional = Optional.of("Hello 公眾號：程序新視界");

如果不確定Optional對象的值是否為null，則可用ofNullable()。比如上面，不確定Person對象是不否null，就用了ofNullable()方法。當然，也可以直接給該方法傳null。

Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);

此時，通過調用其isPresent方法可以查看該Optional中是否值為null。

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

此時如果直接調用get方法獲取值，則會拋出異常。

ofNullOptional.get();

get獲取Optional中的值

通過get方法可獲取Optional中的值，但如果值為null，則會拋出異常。

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

異常信息：

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

此時，需要另外一個方法的輔助：isPresent()。該方法可判定Optional中是否有值，如果有則返回true，如果沒有則返回false。

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

map獲取Optional中的值

對于對象操作，也可以通過map來獲取值，最開始簡化的例子就是如此。

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

map方法，如果有值，則對其執行調用映射函數得到返回值。如果返回值不為null，則創建包含映射返回值的Optional作為map方法返回值，否則返回空Optional。

flatMap獲取Optional中的值

如果有值，則返回Optional類型返回值，否則返回空Optional。flatMap與map方法類似。但flatMap中的mapper返回值必須是Optional。調用結束時，flatMap不會對結果用Optional封裝。

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

調用的是當前類OptionalTest的另外一個方法：

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

orElse獲取Optional中的值

orElse方法，如果有值就返回，否則返回一個給定的值作為默認值；

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

上面這種情況就會返回“–”。

在此，這種操作與三目運算效果一樣。

str != null ? str : "--"

orElseGet獲取Optional中的值

orElseGet()方法與orElse()方法作用類似，但生成默認值的方式不同。該方法接受一個Supplier<? extends T>函數式接口參數，用于生成默認值；

Optional.empty().orElseGet(() -> {
  String a = "關注";
  String b = "公眾號：程序新視界";
  return a  b;
 });

很顯然，這里可以處理更多的業務邏輯。

orElseThrow獲取Optional中的值

orElseThrow()方法與get()方法類似，當值為null時調用會拋出NullPointerException異常，但該方法可以指定拋出的異常類型。

Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException("請先關注公眾號！"));

此時打印異常信息為：

Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException("請先關注公眾號！"));

判斷并執行操作

ifPresent方法，可對值進行判斷然后打印，接收參數為Consumer<? super T>函數式接口。

Optional.of("公眾號：程序新視界").ifPresent(System.out::println);

當然，也可以在函數中執行其他復雜操作：

Optional.of("公眾號：程序新視界").ifPresent((val)->{
  System.out.println("歡迎關注"  val);
 });

filter()方法過濾

filter()方法可用于判斷Optional對象是否滿足給定條件，一般用于條件過濾：

Optional.of("公眾號：程序新視界").filter((val)->{
 return val.contains("程序新視界");
});
// 簡化寫法
Optional.of("公眾號：程序新視界").filter((val)-> val.contains("程序新視界"));

使用誤區

關于使用Optional的誤區有以下：

• 正確的使用創建方法，不確定是否為null時盡量選擇ofNullable方法。
• 避免用在成員變量上（原因上面已經提到）；
• 避免直接調用Optional對象的get和isPresent方法；

最后一條可能難理解，試想一下如果先用isPresent方法獲得是否存在，然后決定是否調用get方法和之前的ifelse判斷并無二致。

Java8提倡函數式編程，新增的許多API都可以用函數式編程表示，Optional類也是其中之一。

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。