Optional用法與爭議點

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簡介

要說Java中什麼異常最容易出現，我想NullPointerException一定當仁不讓，為了解決這種null值判斷問題，Java8中提供了一個新的工具類Optional，用於提示程式設計師注意null值，並在特定場景中簡化程式碼邏輯。

比如下面一段取深層屬性值的程式碼：

Order order = getOrderById(orderId);
String userCode = "";
if(order != null){
    if(order.getUser() != null){
        if(order.getUser().getUserCode() != null){
            userCode = order.getUser().getUserCode().toUpperCase();
        }
    }
}

這種場景還比較常見，但深層嵌套的if判斷，讓程式碼閱讀者壓力倍增。

看看用Optional後的寫法，如下：

Order order = getOrderById(orderId);
String userCode = Optional.ofNullable(order)
    .map(Order::getUser)
    .map(User::getUserCode)
    .map(String::toUpperCase)
    .orElse("")

鏈式調用的寫法，讓程式碼可讀性增強了不少，不用判斷null，是因為Optional在內部已經做了null值判斷了！那我們來看看Optional都有哪些用法吧。

創建Optional

ofNullable()方法
創建一個Optional，傳入的值可以是null或不是null。

of()方法
得到一個Optional，明確知道傳入的值不是null時用這個，如果傳null會報錯NullPointerExcepiton。
其實值不為null一般是沒必要使用Optional的，這個應該是用於特殊場景，比如方法返回值必須是一個Optional。

empty()方法
得到一個空的Optional，一般也用於返回值必須是Optional的場景。

判空

ifPresent()方法
判斷是否有值，注意，這個方法雖然看起來挺好用的，但它不太應該是使用Optional時第一個使用的方法，如下：

if(opt.ifPresent())｛
    ...
｝
if(obj != null) {
    ...
}

這兩個程式碼除了寫法不一樣，對於程式碼可讀性方面沒有根本區別！

取值

get()方法
獲取Optional的值，當沒有值時會拋出一個NoSuchElementException異常。
image_2022-11-06_20221106180845
同樣的，它也不太應該是使用Optional時的第一個使用的方法，因為拋NoSuchElementException與拋NullPointerException並沒有太大區別。

orElse方法
沒有值時會返回指定的值。

String name = nameOpt.orElse("");

orElseGet方法
同上，不過參數變成了一個提供默認值的lambda函數，這用在取指定值需要一定代價的場景，如下：

BigDecimal amount = amountOpt.orElseGet(() -> calcDefaultAmount());

orElseThrow方法
沒有值時拋出一個指定的異常，如下：

Optional<User> userOpt = getUser(userId);
User user = userOpt.orElseThrow(() -> new NullPointerException("userId:" + userId));

可能會有人疑問，你還是拋出了一個NPE異常，和不使用Optional有啥區別？區別是這個NPE異常會告訴你哪個userId查不到數據，方便定位問題，而jvm拋出的NPE是沒有這個資訊的。

函數式處理

ifPresent(Consumer<? super T> consumer)方法
這個方法和ifPresent()方法不一樣，這個方法代表如果Optional有值時，就執行傳入的lambda函數，如下：

userOpt.ifPresent((user) -> System.out.printf("%s\n", user.toString()));

filter方法
這個方法用於過濾Optional中的值，若Optional有值，且值滿足過濾函數，則返回此Optional，否則返回空Optional。
image_2022-11-06_20221106200230

String name = nameOpt.filter(StringUtils::isNotBlank).orElse("");

map方法
這個方法用於轉換值，在最前面已經展示過了，若Optional有值，執行map中的lambda函數轉換值，如下：

Order order = getOrderById(orderId);
String userCode = Optional.ofNullable(order)
    .map(Order::getUser)
    .map(User::getUserCode)
    .map(String::toUpperCase)
    .orElse("")

Optional還提供了一個flatMap方法，與map方法的區別是，傳給flatMap的lambda函數，這個lambda函數的返回值需要是Optional。

Optional爭議點

其實到底該不該用Optional，業界還是有不少爭議的，一方面是Optional能強迫開發者處理null值，但另一方面是Optional又非常容易濫用，特別是一些開發者拿到Optional之後就直接調用get()或ifPresent()方法，這樣幾乎沒解決任何問題，還加重了編碼負擔。

因此，我的建議是，在你不知道該不該使用Optional的場景，那就先別用。

下面是一些使用Optional的場景參考，如下：

  1. Optional一般用於返回值
    Optional大多用於返回值，不推薦用在成員變數或方法參數中。
  2. Optional本身不判null
    永遠都不要給Optional賦值null，也不要判斷Optional本身是否為null，這是因為Optional本來就是解決null的，再引入null就沒意思了，這應該成為業界共識。
  3. 集合不使用Optional
    因為集合有Collections.emptyList()等更好的處理方法了，沒必要再使用Optional。
  4. 函數式處理值
    從上面的用法介紹中就能發現，Optional提供了很多lambda函數式處理的方法，如filter、map等，這些是使用Optional時比較推薦使用的，因為Optional能幫你自動處理null值情況，避免NPE異常。
  5. 多層屬性獲取
    前面舉過這個程式碼樣例，我覺得這是Optional使用收益最明顯的一個場景。
  6. 不返回null勝過返回Optional
    返回Optional給調用方，會強制調用方處理null情況，會給調用方增加一些的編碼負擔，特別是復用度很高的函數。
    但如果調用方大多數情況下都不期望獲取到null，那應該實現一個這樣的方法，要麼返回值，要麼異常，如下：
/**
 * 查詢訂單，要麼返回訂單，要麼異常
 */
public Order getOrderByIdOrExcept(Long orderId){
    Order order = orderMapper.getOrderById(orderId);
    if(order == null){
        throw new BizException("根據單號" + orderId + "未查詢到訂單！");
    }
    return order;
}

/**
 * 查詢訂單，值可能為null
 */
public Optional<Order> getOrderById(Long orderId){
    Order order = orderMapper.getOrderById(orderId);
    return Optional.ofNullable(order);
}

由於後面處理程式碼依賴訂單數據，獲取不到訂單數據，程式碼也沒法往下走，所以在大多數情況下，選擇使用getOrderByIdOrExcept方法更好，即避免了NPE，又避免了增加編碼負擔！

總結

Optional能解決一些問題，但因為容易濫用而爭議很大，因為Optional將null的處理交給調用方了，但大多數情況下，調用方也沒辦法處理這個null情況，還不如讓JVM拋一個NPE異常中止執行，因為如果你用ifPresent的話，還更容易造成邏輯bug導致執行了不該執行的程式碼。

這和Java的受檢查異常是一樣的，強制要求調用方處理異常，但又有多少場景的異常是調用方可以處理的呢？這導致開發人員經常濫用catch，對異常處理一把梭了，最後發現catch後面還有一些本不該被執行的程式碼執行了。

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