java8 新特性 -Optional的常見用法

1. Optional

一、 簡介

Opitonal是java8引入的一個新類，目的是為了解決空指針異常問題。本質上，這是一個包含有可選值的包裝類，這意味著 Optional 類既可以含有對象也可以為空。

Optional 是 Java 實現函數式編程的強勁一步，並且幫助在範式中實現。但是 Optional 的意義顯然不止於此。

二、Java8 之前，空指針異常判斷

java在使用對象過程中，訪問任何方法或屬性都可能導致 NullPointerException：

比如：String isocode = user.getAddress().getCountry().getIsocode().toUpperCase();

在這個小示例中，如果我們需要確保不觸發異常，就得在訪問每一個值之前對其進行明確地檢查：

if (user != null) {
    Address address = user.getAddress();
}if (address != null) {
    Country country = address.getCountry();
}if (country != null) {
    String isocode = country.getIsocode();
}if (isocode != null) {
    isocode = isocode.toUpperCase();
}

為了簡化這個過程，我們來看看用Optional類是怎麼做的。

三、Optional的使用

1、創建Optional實例

​ 重申一下，這個類型的對象可能包含值，也可能為空。你可以使用同名方法創建一個空的 Optional。

		// 創建一個空的 Optional
        Optional<User> empty = Optional.empty();
        // 獲取Optional的值
        empty.get();

​ 毫不奇怪，嘗試訪問 emptyOpt 變數的值會導致 NoSuchElementException。

​ 你可以使用 of() 和 ofNullable() 方法創建包含值的 Optional。兩個方法的不同之處在於如果你把 null 值作為參數傳遞進去，of() 方法會拋出 NullPointerException:

 User user = null;
Optional<User> user = Optional.of(user);

​ 因此，你應該明確對象不為 null 的時候使用 of()。

​ 如果對象即可能是 null 也可能是非 null，你就應該使用 ofNullable() 方法：

 User user = null;
Optional<User> opt = Optional.ofNullable(null);

2，訪問 Optional 對象的值

從 Optional 實例中取回實際值對象的方法之一是使用 get() 方法：

String name = "John";
Optional<String> opt = Optional.ofNullable(name);
assertEquals("John", opt.get());

不過，你看到了，這個方法會在值為 null的時候拋出異常。要避免異常，你可以選擇首先驗證是否有值：

方法 返回值 作用
Optional.isPresent() boolean 當前對象為null 返回false 否則返回true
Optional.ifPresent(Consumer<? super T> action) void 當前對象為null，啥都不做，否則執行函數式介面中的內容 
		User user = new User("湖南");
        Optional<User> opt = Optional.ofNullable(user);
        // opt 是否為Null
        System.out.println(opt.isPresent() ? "存在" : "不存在");
        // 不為null時執行的操作 這裡也可以寫成lambda方式
        opt.ifPresent(new Consumer<User>() {
            @Override
            public void accept(User user) {
				 System.out.println(user);
            }
        });

在我們的開發中，NullPointerException可謂是隨時隨處可見，為了避免空指針異常，我們常常需要進行 一
些防禦式的檢查，所以在程式碼中常常可見if(obj != null) 這樣的判斷。幸好在JDK1.8中，java為我們提供了
一個Optional類，Optional類能讓我們省掉繁瑣的非空的判斷。下面先說一下Optional中為我們提供的方法。

接下來，我們來看看提供空值的方法。

3，返回默認值

方法 返回值 作用
Optional.orElse() User 對象為空的時候返回默認值
Optional.orElseGet() User 對象為空的時候返回函數式介面的返回值（需要我們定義）

分ptional類提供了API用以返回對象值，或者在對象為空的時候返回默認值：orElse()，
如果有值則返回該值，否則返回傳遞給它的參數值：

        User user = null;
        User user1 = new User("湖南");
		// 當user 為空時 返回orElse中的默認值
        User result = Optional.ofNullable(user).orElse(user1);
        System.out.println(result);
        // 執行結果
        User(address=湖南)

​ 第二個同類型 Api 則有所不同，這個方法會在有值的時候返回值，如果沒有值，它會執行作為參數傳入的 Supplier(供應者) 函數式介面，並將返回其執行結果：

也就是說，其返回的結果是由我們所創建的

        User user = null;
        // 當user 為空時 返回orElseGet 函數式介面中定義的返回值
        User result = Optional.ofNullable(user).orElseGet(() -> new User("默認"));
        System.out.println(result);

下面我們來看一個示例，突出二者的區別：

注意： 這裡的Optional不是空的哦

public static void main(String[] args) {
        User user = new User("湖南"); 
        User user1 = (User) Optional.ofNullable(user).orElse(createUser("orElse"));
        User result = Optional.ofNullable(user).orElseGet(() -> createUser("orElseGet"));
        System.out.println(result);
    }

    private static User createUser(String str) {
        log.info("{} 創建的對象--", str);
        return new User("默認值");
    }
//  執行結果
[INFO ] 2022-09-12 13:40:30,987(0) --> [main] look.word.Optional.Demo2.createUser(Demo2.java:31): orElse 創建的對象--  
User(address=湖南)
User(address=湖南)

可以看到，這個示例中，兩個 Optional 對象都包含非空值，兩個方法都會返回對應的非空值。不過，orElse() 方法仍然創建了 User 對象。與之相反，orElseGet() 方法不創建 User 對象。

在執行較密集的調用時，比如調用 Web 服務或數據查詢，這個差異會對性能產生重大影響。

5、返回異常 (常用)

方法 返回值 作用
Optional.orElseThrow() void 它會在對象為空的時候拋出異常，而不是返回備選的值：

除了 orElse() 和 orElseGet() 方法，Optional 還定義了 orElseThrow() API —— 它會在對象為空的時候拋出異常，而不是返回備選的值：

User result = Optional.ofNullable(user).orElseThrow( () -> new IllegalArgumentException());

這裡，如果 user 值為 null，會拋出 IllegalArgumentException。

這個方法讓我們有更豐富的語義，可以決定拋出什麼樣的異常，而不總是拋出 NullPointerException。

現在我們已經很好地理解了如何使用 Optional，我們來看看其它可以對 Optional 值進行轉換和過濾的方法。

6、轉換值

有很多種方法可以轉換 Optional 的值。我們從 map() 和 flatMap() 方法開始。

先來看一個使用 map() API 的例子：

		User user = new User("湖南");
        String address = Optional.ofNullable(user).map(u -> u.getAddress()).orElse("默認！");
        System.out.println(address.equals(user.getAddress())?"相同":"不相同");
	// 執行結果  User user = new User(); 結果 為 不相同 
	// 相同

map() 對值應用(調用)作為參數的函數，然後將返回的值包裝在 Optional 中。這就使對返回值進行鏈試調用的操作成為可能 —— 這裡的下一環就是 orElse()。

相比這下，flatMap() 也需要函數作為參數，並對值調用這個函數，然後直接返回結果。

下面的操作中，我們給 User 類添加了一個方法，用來返回 Optional：

		User user = new User();
        String address = Optional.ofNullable(user)
                .flatMap(u -> Optional.ofNullable(u.getAddress()))
                .orElse("默認！");
        System.out.println(address.equals(user.getAddress()) ? "相同" : "不相同");
	// 執行結果  User user = new User(); 結果 為 不相同 
	// 相同

二者區別：

簡單來說： 二者返回值類型不同

  • map()的返回值類型： 比如返回的是字元串 那麼他的返回值類型就是字元串
  • flatMap()的返回值類型：則是用Optional包裹的，我們還可以對他進行一系列操作

7、過濾值：

filter() 接受一個 Predicate 參數，返回測試結果為 true 的值。如果測試結果為 false，會返回一個空的 Optional。

來看一個根據基本的電子郵箱驗證來決定接受或拒絕 User(用戶) 的示例:

        User user = new User( "234");
        Optional<User> result = Optional.ofNullable(user)
                .filter(u -> u.getAddress() != null && u.getAddress().contains("1"));
        System.out.println(result);
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