Java8中Optional如何使用

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)Java8中Optional如何使用，文章內(nèi)容質(zhì)量較高，因此小編分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后對(duì)相關(guān)知識(shí)有一定的了解。

一、使用Optional引言

1.1、代碼問題引出

在寫程序的時(shí)候一般都遇到過 NullPointerException，所以經(jīng)常會(huì)對(duì)程序進(jìn)行非空的判斷：

User user = getUserById(id);
if (user != null) {
 String username = user.getUsername();
 System.out.println("Username is: " + username); // 使用 username
}

為了解決這種尷尬的處境，JDK 終于在 Java8 的時(shí)候加入了 Optional 類，查看 Optional 的 javadoc 介紹：

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.

這是一個(gè)可以包含或者不包含非 null 值的容器。如果值存在則 isPresent()方法會(huì)返回 true，調(diào)用 get() 方法會(huì)返回該對(duì)象。

1.2、解決進(jìn)階

我們假設(shè) getUserById 已經(jīng)是個(gè)客觀存在的不能改變的方法，那么利用 isPresent 和 get 兩個(gè)方法，我們現(xiàn)在能寫出下面的代碼：

Optional<User> user = Optional.ofNullable(getUserById(id));
if (user.isPresent()) {
 String username = user.get().getUsername();
 System.out.println("Username is: " + username); // 使用 username
}

好像看著代碼是優(yōu)美了點(diǎn),但是事實(shí)上這與之前判斷 null 值的代碼沒有本質(zhì)的區(qū)別，反而用 Optional 去封裝 value，增加了代碼量。所以我們來看看 Optional 還提供了哪些方法，讓我們更好的（以正確的姿勢(shì)）使用 Optional。

二、Optional三個(gè)靜態(tài)構(gòu)造方法

1）概述：

JDK 提供三個(gè)靜態(tài)方法來構(gòu)造一個(gè) Optional：

1、Optional.of(T value)

 public static <T> Optional<T> of(T value) {
  return new Optional<>(value);
 }

該方法通過一個(gè)非 null 的 value 來構(gòu)造一個(gè) Optional，返回的 Optional 包含了 value 這個(gè)值。對(duì)于該方法，傳入的參數(shù)一定不能為 null，否則便會(huì)拋出 NullPointerException。

2、Optional.ofNullable(T value)

 public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
  return value == null ? empty() : of(value);
 }

該方法和 of 方法的區(qū)別在于，傳入的參數(shù)可以為 null —— 但是前面 javadoc 不是說 Optional 只能包含非 null 值嗎？我們可以看看 ofNullable 方法的源碼。

原來該方法會(huì)判斷傳入的參數(shù)是否為 null，如果為 null 的話，返回的就是 Optional.empty()。

3、Optional.empty()

 public static<T> Optional<T> empty() {
  @SuppressWarnings("unchecked")
  Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;
  return t;
 }

該方法用來構(gòu)造一個(gè)空的 Optional，即該 Optional 中不包含值 —— 其實(shí)底層實(shí)現(xiàn)還是 如果 Optional 中的 value 為 null 則該 Optional 為不包含值的狀態(tài)，然后在 API 層面將 Optional 表現(xiàn)的不能包含 null值，使得 Optional 只存在 包含值 和 不包含值 兩種狀態(tài)。

2）分析：

前面 javadoc 也有提到，Optional 的 isPresent() 方法用來判斷是否包含值，get() 用來獲取 Optional 包含的值 —— 值得注意的是，如果值不存在，即在一個(gè)Optional.empty 上調(diào)用 get() 方法的話，將會(huì)拋出 NoSuchElementException異常。

3）總結(jié)：

1）Optional.of(obj): 它要求傳入的 obj 不能是 null 值的, 否則還沒開始進(jìn)入角色就倒在了 NullPointerException 異常上了.

2）Optional.ofNullable(obj): 它以一種智能的, 寬容的方式來構(gòu)造一個(gè) Optional 實(shí)例. 來者不拒, 傳 null 進(jìn)到就得到 Optional.empty(), 非 null 就調(diào)用 Optional.of(obj).

那是不是我們只要用 Optional.ofNullable(obj) 一勞永逸, 以不變應(yīng)二變的方式來構(gòu)造 Optional 實(shí)例就行了呢? 那也未必, 否則 Optional.of(obj) 何必如此暴露呢, 私有則可。

三、Optional常用方法詳解

3.1、Optional常用方法概述

Optional.of(T t)

將指定值用 Optional 封裝之后返回，如果該值為 null，則拋出一個(gè) NullPointerException 異常。

Optional.empty()

創(chuàng)建一個(gè)空的 Optional 實(shí)例。

Optional.ofNullable(T t)

將指定值用 Optional 封裝之后返回，如果該值為 null，則返回一個(gè)空的 Optional 對(duì)象。

isPresent

如果值存在返回true,否則返回false

ifPresent

如果Optional實(shí)例有值則為其調(diào)用consumer ,否則不做處理。
要理解ifPresent方法，首先需要了解Consumer類。簡(jiǎn)答地說，Consumer類包含一個(gè)抽象方法。該抽象方法對(duì)傳入的值進(jìn)行處理，但沒有返回值。 Java8支持不用接口直接通過lambda表達(dá)式傳入?yún)?shù)。
如果Optional實(shí)例有值，調(diào)用ifPresent()可以接受接口段或lambda表達(dá)式。

Optional.get()

如果該值存在，將該值用 Optional 封裝返回，否則拋出一個(gè) NoSuchElementException 異常。

orElse(T t)

如果調(diào)用對(duì)象包含值，返回該值，否則返回t。

orElseGet(Supplier s)

如果調(diào)用對(duì)象包含值，返回該值，否則返回 s 獲取的值。

orElseThrow()

它會(huì)在對(duì)象為空的時(shí)候拋出異常。

map(Function f)

如果值存在，就對(duì)該值執(zhí)行提供的 mapping 函數(shù)調(diào)用。

flatMap(Function mapper)

如果值存在，就對(duì)該值執(zhí)行提供的mapping 函數(shù)調(diào)用，返回一個(gè) Optional 類型的值，否則就返回一個(gè)空的 Optional 對(duì)象。

3.2、Optional常用方法詳解

3.2.1、ifPresent

  public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
    if (value != null)
      consumer.accept(value);
  }

如果 Optional 中有值，則對(duì)該值調(diào)用 consumer.accept，否則什么也不做。
所以對(duì)于引言上的例子，我們可以修改為：

Optional<User> user = Optional.ofNullable(getUserById(id));
user.ifPresent(u -> System.out.println("Username is: " + u.getUsername()));

3.2.2、orElse

  public T orElse(T other) {
    return value != null ? value : other;
  }

如果 Optional 中有值則將其返回，否則返回 orElse 方法傳入的參數(shù)。

User user = Optional
    .ofNullable(getUserById(id))
    .orElse(new User(0, "Unknown"));
    
System.out.println("Username is: " + user.getUsername());

3.2.3、orElseGet

  public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {
    return value != null ? value : other.get();
  }

orElseGet 與 orElse 方法的區(qū)別在于，orElseGet 方法傳入的參數(shù)為一個(gè) Supplier接口的實(shí)現(xiàn) —— 當(dāng) Optional 中有值的時(shí)候，返回值；當(dāng) Optional 中沒有值的時(shí)候，返回從該 Supplier 獲得的值。

User user = Optional
    .ofNullable(getUserById(id))
    .orElseGet(() -> new User(0, "Unknown"));
    
System.out.println("Username is: " + user.getUsername());

3.2.4、orElseThrow

public <X extends Throwable> T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X {
    if (value != null) {
      return value;
    } else {
      throw exceptionSupplier.get();
    }
  }

orElseThrow 與 orElse 方法的區(qū)別在于，orElseThrow 方法當(dāng) Optional 中有值的時(shí)候，返回值；沒有值的時(shí)候會(huì)拋出異常，拋出的異常由傳入的 exceptionSupplier 提供。

舉例說明：

在 SpringMVC 的控制器中，我們可以配置統(tǒng)一處理各種異常。查詢某個(gè)實(shí)體時(shí)，如果數(shù)據(jù)庫中有對(duì)應(yīng)的記錄便返回該記錄，否則就可以拋出 EntityNotFoundException ，處理 EntityNotFoundException 的方法中我們就給客戶端返回Http 狀態(tài)碼 404 和異常對(duì)應(yīng)的信息 —— orElseThrow 完美的適用于這種場(chǎng)景。

@RequestMapping("/{id}")
public User getUser(@PathVariable Integer id) {
  Optional<User> user = userService.getUserById(id);
  return user.orElseThrow(() -> new EntityNotFoundException("id 為 " + id + " 的用戶不存在"));
}

@ExceptionHandler(EntityNotFoundException.class)
public ResponseEntity<String> handleException(EntityNotFoundException ex) {
  return new ResponseEntity<>(ex.getMessage(), HttpStatus.NOT_FOUND);
}

3.2.5、map

  public<U> Optional<U> map(Function<? super T, ? extends U> mapper) {
    Objects.requireNonNull(mapper);
    if (!isPresent())
      return empty();
    else {
      return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));
    }
  }

如果當(dāng)前 Optional 為 Optional.empty，則依舊返回 Optional.empty；否則返回一個(gè)新的 Optional，該 Optional 包含的是：函數(shù) mapper 在以 value 作為輸入時(shí)的輸出值。

String username = Optional.ofNullable(getUserById(id))
            .map(user -> user.getUsername())
            .orElse("Unknown")
            .ifPresent(name -> System.out.println("Username is: " + name));

而且我們可以多次使用 map 操作：

Optional<String> username = Optional.ofNullable(getUserById(id))
                .map(user -> user.getUsername())
                .map(name -> name.toLowerCase())
                .map(name -> name.replace('_', ' '))
                .orElse("Unknown")
                .ifPresent(name -> System.out.println("Username is: " + name));

3.2.6、flatMap

  public<U> Optional<U> flatMap(Function<? super T, Optional<U>> mapper) {
    Objects.requireNonNull(mapper);
    if (!isPresent())
      return empty();
    else {
      return Objects.requireNonNull(mapper.apply(value));
    }
  }

flatMap 方法與 map 方法的區(qū)別在于，map 方法參數(shù)中的函數(shù) mapper 輸出的是值，然后 map 方法會(huì)使用 Optional.ofNullable 將其包裝為 Optional；而 flatMap 要求參數(shù)中的函數(shù) mapper 輸出的就是 Optional。

Optional<String> username = Optional.ofNullable(getUserById(id))
                .flatMap(user -> Optional.of(user.getUsername()))
                .flatMap(name -> Optional.of(name.toLowerCase()))
                .orElse("Unknown")
                .ifPresent(name -> System.out.println("Username is: " + name));

3.2.7、filter

  public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) {
    Objects.requireNonNull(predicate);
    if (!isPresent())
      return this;
    else
      return predicate.test(value) ? this : empty();
  }

filter 方法接受一個(gè) Predicate 來對(duì) Optional 中包含的值進(jìn)行過濾，如果包含的值滿足條件，那么還是返回這個(gè) Optional；否則返回 Optional.empty。

Optional<String> username = Optional.ofNullable(getUserById(id))
                .filter(user -> user.getId() < 10)
                .map(user -> user.getUsername());
                .orElse("Unknown")
                .ifPresent(name -> System.out.println("Username is: " + name));

四、Optional使用示例

4.1、使用展示一

當(dāng) user.isPresent() 為真, 獲得它關(guān)聯(lián)的 orders的映射集合, 為假則返回一個(gè)空集合時(shí), 我們用上面的 orElse, orElseGet 方法都乏力時(shí), 那原本就是 map 函數(shù)的責(zé)任, 我們可以這樣一行：

return user.map(u -> u.getOrders()).orElse(Collections.emptyList())
 
//上面避免了我們類似 Java 8 之前的做法
if(user.isPresent()) {
 return user.get().getOrders();
} else {
 return Collections.emptyList();
}

map 是可能無限級(jí)聯(lián)的, 比如再深一層, 獲得用戶名的大寫形式：

return user.map(u -> u.getUsername())
      .map(name -> name.toUpperCase())
      .orElse(null);

以前的做法：

User user = .....
if(user != null) {
 String name = user.getUsername();
 if(name != null) {
  return name.toUpperCase();
 } else {
  return null;
 }
} else {
 return null;
}

filter() :如果有值并且滿足條件返回包含該值的Optional，否則返回空Optional。

Optional<String> longName = name.filter((value) -> value.length() > 6); 
System.out.println(longName.orElse("The name is less than 6 characters"));

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