Java 8 新特性：Java 类库的新特性之 Optional类

Java 类库的新特性之 Optional类

文 | 莫若吻

     

1.Optional简述 

到目前为止，著名的NullPointerException是导致Java应用程序失败的最常见原因。过去，为了解决空指针异常，Google公司著名的Guava项目引入了Optional类，Guava通过使用检查空值的方式来防止代码污染，它鼓励程序员写更干净的代码。如今，受到Google Guava的启发，Optional类已经成为Java 8类库的一部分。

Optional：按照字面英文解释为“可选的” 意思，但此处的语义是指某个值可能有也可能没有（null）。

Optional 被定义为一个简单的容器，其值可能是null或者不是null。在Java 8之前一般某个函数应该返回非空对象但是偶尔却可能返回了null，而在Java 8 以后，不推荐你返回null而是返回Optional。

Optional英文文档地址：http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Optional.html

2.对 Optional 应用的理解

Java 8借鉴了Scala和Haskell，提供了一个新的Optional模板，可以用它来封装可能为空的引用。但它绝不是终结空指针，更多只是使API的设计者可以在代码层面声明一个方法可能会返回空值，调用方应该注意这种情况。因此，这只对新的API有效，前提是调用者不要让引用逃逸出封装类，否则引用可能会在外面被不安全的废弃掉。

个人对这个新的特性是又爱又恨。一方面，空指针是一个大问题，只要能解决这个问题的东西笔者都欢迎。但另一方面，个人对它是否能担此重任执怀疑的态度。这是由于使用它需要全公司的集体努力，短期内很难会有见效。若非大力地推广使用，很可能会功亏一篑。

3.Optional的优点

1）显式的提醒你需要关注null的情况，对程序员是一种字面上的约束
2）将平时的一些显式的防御性检测给标准化了，并提供一些可串联操作

3）解决null会导致疑惑的概念

eg：Map里面的key==null的情况，以及value==null的情况

4.Optional类

4.1 Optional类的官方描述

A container object which may or may not contain a non-null value. If a value is present, isPresent() will return true and get() will return the value.

（这是一个可以为null的容器对象。如果值存在则isPresent()方法会返回true，调用get()方法会返回该对象。）

4.2 Optional的简单使用

Optional类的包名：java.util.Optional<T>

为了防止抛出java.lang.NullPointerException 异常，我们经常会写出这样的代码：

Student student = person.find("Lucy");
		if (student != null) {
			student.doSomething();
		}

使用 Optional的代码写法：

Student student = person.find("Lucy");
		if (student.isPresent()) {
			student.get().doSomething();
		}

说明：如果isPresent()返回false，说明这是个空对象；否则，我们就可以把其中的内容取出来做相应的操作了。
单从代码量上来说，Optional的代码量并未减少，甚至比原来的代码还多。但好在，你绝对不会忘记判空，因为这里我们得到的不是Student类的对象，而是Optional。

4.3Optional类的主要方法

1) of(T value)

为非null的值创建一个Optional。

of()方法通过工厂方法创建Optional类。需要注意，创建对象时传入的参数不能为null。如果传入参数为null，则抛出NullPointerException 。

eg:

	//调用工厂方法创建Optional实例
		Optional<String> myValue = Optional.of("OptionalTest");
		//传入参数为null，抛出NullPointerException.
		Optional<String> someNull = Optional.of(null);

2) ofNullable(T value)

为指定的值创建一个Optional，如果指定的值为null，则返回一个空的Optional。

ofNullable与of方法相似，唯一的区别是可以接受参数为null的情况。

eg:

		//下面创建了一个不包含任何值的Optional实例
		//eg:值为'null'
		Optional empty = Optional.ofNullable(null);

3) isPresent()

如果值存在返回true，否则返回false。

eg:

		//isPresent()方法用来检查Optional实例中是否包含值
		if (myValue.isPresent()) {
		//在Optional实例内调用get()返回已存在的值
		System.out.println(myValue.get());//输出OptionalTest }

4) get()

如果Optional有值则将其返回，否则抛出异常 NoSuchElementException。

在上面的示例中，get方法用来得到Optional实例中的值。下面是一个抛出NoSuchElementException的示例：

eg：

//执行下面的代码会输出：No value present 
		try {
		  //在空的Optional实例上调用get()，抛出NoSuchElementException
		  System.out.println(empty.get());
		} catch (NoSuchElementException ex) {
		  System.out.println(ex.getMessage());
		}

5) ifPresent(Consumer<? super T> consumer)

如果Optional实例有值则为其调用consumer，否则不做处理。

要理解ifPresent()方法，首先需要了解Consumer类。简单地说，Consumer类包含一个抽象方法。该抽象方法对传入的值进行处理，但没有返回值。Java8支持不用接口直接通过lambda表达式传入参数。

如果Optional实例有值，调用ifPresent()可以接受接口段或lambda表达式。

eg:

//ifPresent()方法接受lambda表达式作为参数。
		//lambda表达式对Optional的值调用consumer进行处理。
		myValue.ifPresent((value) -> {
		  System.out.println("The length of the value is: " + value.length());
		});

6) orElse(T other)

如果有值则将其返回，否则返回指定的其它值。
如果Optional实例有值则将其返回，否则返回orElse方法传入的参数。即：参数other为默认返回值

eg:

//如果值不为null，orElse方法返回Optional实例的值。
		//如果为null，返回传入的消息。
		//输出：There is no value present!
		System.out.println(empty.orElse("There is no value present!"));
		//输出：OptionalTest
		System.out.println(myValue.orElse("There is some value!"));

7) orElseGet(Supplier<? extends T> other)

orElseGet与orElse方法类似，区别在于得到的默认值。orElse方法将传入的参数字符串作为默认值，orElseGet方法可以接受Supplier接口的实现用来生成默认值。

eg：

//orElseGet可以接受一个lambda表达式生成默认值。
		//输出：Default Value
		System.out.println(empty.orElseGet(() -> "Default Value"));
		//输出：OptionalTest
		System.out.println(myValue.orElseGet(() -> "Default Value"));

8） orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)

如果有值则将其返回，否则抛出supplier接口创建的异常。
在orElseGet()方法中，我们传入一个Supplier接口。然而，在orElseThrow中我们可以传入一个lambda表达式或方法，如果值不存在就抛出异常。

eg:

try {
		  //orElseThrow与orElse方法类似。与返回默认值不同，
		  //orElseThrow会抛出lambda表达式或方法生成的异常 
		 
		  empty.orElseThrow(ValueAbsentException::new);
		} catch (Throwable ex) {
		  //输出: No value present in the Optional instance
		  System.out.println(ex.getMessage());
		}

class ValueAbsentException extends Throwable {
 
  public ValueAbsentException() {
    super();
  }
 
  public ValueAbsentException(String msg) {
    super(msg);
  }
 
  @Override
  public String getMessage() {
    return "No value present in the Optional instance";
  }
}

9） map(Function<? super T,? extends U> mapper)

如果有值，则对其执行调用mapping函数得到返回值。如果返回值不为null，则创建包含mapping返回值的Optional作为map方法返回值，否则返回空Optional。
map方法用来对Optional实例的值执行一系列操作。通过一组实现了Function接口的lambda表达式传入操作。

eg:

		//map方法执行传入的lambda表达式参数对Optional实例的值进行修改。
		//为Lambda表达式的返回值创建新的Optional实例作为map方法的返回值。
		Optional<String> upperName = myValue.map((value) -> value.toUpperCase());
		System.out.println(upperName.orElse("No value found"));

10） flatMap(Function<? super T,Optional<U>> mapper)

如果有值，为其执行mapping函数返回Optional类型返回值，否则返回空Optional。flatMap与map（Funtion）方法类似，区别在于flatMap中的mapper返回值必须是Optional。调用结束时，flatMap不会对结果用Optional封装。

flatMap方法与map方法类似，区别在于mapping函数的返回值不同。map方法的mapping函数返回值可以是任何类型T，而flatMap方法的mapping函数必须是Optional。

eg:

下面参照map函数，使用flatMap重写的示例

		//map方法中的lambda表达式返回值可以是任意类型，在map函数返回之前会包装为Optional。 
		//但flatMap方法中的lambda表达式返回值必须是Optionl实例。 
		upperName = myValue.flatMap((value) -> Optional.of(value.toUpperCase()));
		System.out.println(upperName.orElse("No value found"));

11) filter(Predicate<? super T> predicate)

如果有值并且满足断言条件返回包含该值的Optional，否则返回空Optional。

filter个方法通过传入限定条件对Optional实例的值进行过滤。

对于filter函数我们可以传入实现了Predicate接口的lambda表达式。

eg:

	//filter方法检查给定的Option值是否满足某些条件。
		//如果满足则返回同一个Option实例，否则返回空Optional。
		Optional<String> longName = myValue.filter((value) -> value.length() > 6);
		System.out.println(longName.orElse("The name is less than 6 characters"));//输出OptionalTest
		 
		//另一个例子是Optional值不满足filter指定的条件。
		Optional<String> anotherName = Optional.of("Test");
		Optional<String> shortName = anotherName.filter((value) -> value.length() > 6);
		//输出：name长度不足6字符
		System.out.println(shortName.orElse("The name is less than 6 characters"));

12） empty()

返回一个空Optional实例。

eg:

Optional.<String>empty(); // 返回一个空Optional<String>

Note：

Optional有这么多方法，那Optional的初衷是什么？而且Optional也是一个对象，所以它本身也有可能是null，这可如何是好。所以，个人认为，Optional比较适用的地方是作为返回值，这样可以给使用者一个善意的提醒。

4.4  map 与 flatMap 的区别

map(mapper) 与 flatMap(mapper) 功能上基本是一样的，只是最后的返回值不一样。map(mapper)方法中的mapper可以返回任意类型，但是flatMap(mapper)方法中的mapper只能返回Optional类型。

如果mapper返回结果result的不是null，那么map就会返回一个Optional,但是 flatMap不会对result进行任何包装。

eg：

Optional<String> o;
o.map((value)->Optional.of(value)) //返回的类型是Optional<Optional<String>>
o.flatMap((value)->Optional.of(value)) //返回的类型是Optional<String>

4.5 Optional应用示例：

Note：测试的时候最好是新建一个java项目（或者直接用eclipse测试），因为Android项目目前不完全支持java8的新特性，需要配置很多东西，也一样容易出现各种问题。

import java.util.NoSuchElementException;
import java.util.Optional;

public class OptionalTest {

	public static void main(String[] args) {
		 // 创建Optional
        String mayBeNull = null;
        Optional<String> opt1 = Optional.of(" Hello! ");
        Optional<String> opt2 = Optional.ofNullable(mayBeNull);
        Optional<String> opt3 = Optional.empty();
        opt1.ifPresent(System.out::println); // " Hello! "
        opt2.ifPresent(System.out::println);
        opt3.ifPresent(System.out::println);

        //方法测试示例
        ofTest();
        ofNullableTest();
        isPresentTest();
        ifPresentTest();
        orElseTest();
        orElseGetTest();
        mapTest();
        flatMapTest();
        filterTest();

	}
	
	/**
     * of后面接给optional设置的值 但是不能为空 如果为空会报空指针异常
     */
    public static void ofTest() {
        Optional<String> optional = Optional.of("123");
        System.out.println(optional.get());
        try {
            optional = Optional.of(null);
            System.out.println("null值--"+optional.get());  //get方法是获取optional的值 类型取决于声明的时候
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("空指针异常");
        }
    }

    /**
     * ofNullable 和of类似 但是ofNullable可以设置null值  如果是Null值得话取值会报NoSuchElementException 异常
     */
    public static void ofNullableTest() {
        Optional<String> optional = Optional.ofNullable("123");
        System.out.println(optional.get());
        try {
            optional = Optional.ofNullable(null);
            System.out.println("null值---"+optional.get());
        } catch (NoSuchElementException e) {
            System.out.println("NoSuchElementException 异常");
        }
    }

    /**
     * ifPresent用来判断optional中有没有值存在 如果有则为真
     */
    public static void isPresentTest() {
        Optional<String> optional = Optional.ofNullable(null);
        if (optional.isPresent()) {
            System.out.println(optional.get());
        } else {
            System.out.println("值为空");
        }
    }

    /**
     * ifPresent和isPresent类似 只不过它支持λ表达式
     */
    public static void ifPresentTest() {
        Optional<String> optional = Optional.ofNullable("123");
        optional.ifPresent(var -> {
            System.out.println(var);
        });
    }

    /**
     * orElse方法，如果值为空的话会用参数中的值去替换 即设置默认值
     */
    public static void orElseTest() {
        Optional<String> optional = Optional.ofNullable("123");
        System.out.println(optional.orElse("有没有"));
        optional = Optional.ofNullable(null);
        System.out.println(optional.orElse("有没有000"));
    }

    /**
     * orElseGet方法 和orElse类似 不过此方法接受Supplier接口的实现用来生成默认值
     */
    public static void orElseGetTest() {
        Optional<String> optional = Optional.ofNullable("123");
        System.out.println(optional.orElseGet(() -> "123456"));
        optional = Optional.ofNullable(null);
        System.out.println(optional.orElseGet(() -> "1234567"));
    }

    /**
     * map方法  如果有值则会对值进行mapping中的处理 处理结果存在则创建并返回Optional类型的结果 否则返回空
     */
    public static void mapTest() {
        Optional<String> optional = Optional.ofNullable("abc");
        System.out.println(optional.map(var -> var.toUpperCase()).get());
    }

    /**
     * flatMap和map类似 只不过mapping中必须返回Option类型的数据
     */
    public static void flatMapTest() {
        Optional<String> optional = Optional.ofNullable("abc");
        System.out.println(optional.flatMap(var -> Optional.of(var.toUpperCase())).get());
    }

    /**
     * filter对optional进行过滤,mapping中为过滤的条件  如果不满足条件 返回一个为空的Optional
     */
    public static void filterTest() {
        try {
            Optional<String> optional = Optional.ofNullable("一二三四五六七八");
            System.out.println(optional.filter(var -> var.length() > 6).get());
            System.out.println(optional.filter(var -> var.length() < 6).get());
        } catch (NoSuchElementException e) {
            System.out.println("optional的值为空");
        }
    }

}