Java8 新特性之 Optional 類

zhenchao發表於2016-10-09
Java

摘要: Optional不是對null關鍵字的一種替代，而是對於null判定提供了一種更加優雅的實現

Java8新特性系列

NullPointException可以說是所有java程式設計師都遇到過的一個異常，雖然java從設計之初就力圖讓程式設計師脫離指標的苦海，但是指標確實是實際存在的，而java設計者也只能是讓指標在java語言中變得更加簡單、易用，而不能完全的將其剔除，所以才有了我們日常所見到的關鍵字null。

空指標異常是一個執行時異常，對於這一類異常，如果沒有明確的處理策略，那麼最佳實踐在於讓程式早點掛掉，但是很多場景下，不是開發人員沒有具體的處理策略，而是根本沒有意識到空指標異常的存在。當異常真的發生的時候，處理策略也很簡單，在存在異常的地方新增一個if語句判定即可，但是這樣的應對策略會讓我們的程式出現越來越多的null判定，我們知道一個良好的程式設計，應該讓程式碼中儘量少出現null關鍵字，而java8所提供的Optional類則在減少NullPointException的同時，也提升了程式碼的美觀度。但首先我們需要明確的是，它並 不是對null關鍵字的一種替代，而是對於null判定提供了一種更加優雅的實現，從而避免NullPointException。

一. 直觀感受

假設我們需要返回一個字串的長度，如果不借助第三方工具類，我們需要呼叫str.length()方法：

if(null == str) { // 空指標判定
    return 0;
}
return str.length();

如果採用Optional類，實現如下：

return Optional.ofNullable(str).map(String::length).orElse(0);

Optional的程式碼相對更加簡潔，當程式碼量較大時，我們很容易忘記進行null判定，但是使用Optional類則會避免這類問題。

二. 基本使用

1.物件建立

建立空物件

Optional<String> optStr = Optional.empty();

上面的示例程式碼呼叫empty()方法建立了一個空的Optional<String>物件型。

建立物件：不允許為空
Optional提供了方法of()用於建立非空物件，該方法要求傳入的引數不能為空，否則拋NullPointException，示例如下：

Optional<String> optStr = Optional.of(str);  // 當str為null的時候，將丟擲NullPointException

建立物件：允許為空
如果不能確定傳入的引數是否存在null值的可能性，則可以用Optional的ofNullable()方法建立物件，如果入參為null，則建立一個空物件。示例如下：

Optional<String> optStr = Optional.ofNullable(str);  // 如果str是null，則建立一個空物件

2.流式處理

流式處理也是java8給我們帶來的一個重量級新特性，讓我們對集合的操作變得更加簡潔和高效，下一篇關於java8新特性的文章，將對流失處理進行全面的講解。這裡Optional也提供了兩個基本的流失處理：對映和過濾。

為了演示，我們設計了一個User類，如下：

/**
 * @author: zhenchao.Wang 2016-9-24 15:36:56
 */
public class User {

    /** 使用者編號 */
    private long id;

    private String name;

    private int age;

    private Optional<Long> phone;

    private Optional<String> email;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 省略setter和getter
}

手機和郵箱不是一個人的必須有的，所以我們利用Optional定義。

對映：map與flatMap
對映是將輸入轉換成另外一種形式的輸出的操作，比如前面例子中，我們輸入字串，而輸出的是字串的長度，這就是一種隱射，我們利用方法map()得以實現。假設我們希望獲得一個人的姓名，那麼我們可以如下實現：

String name = Optional.ofNullable(user).map(User::getName).orElse("no name");

這樣當入參user不為空的時候則返回其name，否則返回no name 如我我們希望通過上面方式得到phone或email，利用上面的方式則行不通了，因為map之後返回的是Optional，我們把這種稱為Optional巢狀，我們必須在map一次才能拿到我們想要的結果：

long phone = optUser.map(User::getPhone).map(Optional::get).orElse(-1L);

其實這個時候，更好的方式是利用flatMap，一步拿到我們想要的結果：

long phone = optUser.flatMap(User::getPhone).orElse(-1L);

flapMap可以將方法返回的各個流扁平化成為一個流，具體在下一篇專門講流式處理的文章中細說。

過濾：fliter
filiter，顧名思義是過濾的操作，我們可以將過濾操作做為引數傳遞給該方法，從而實現過濾目的，加入我們希望篩選18週歲以上的成年人，則可以實現如下：

optUser.filter(u -> u.getAge() >= 18).ifPresent(u -> System.out.println("Adult:" + u));

3.預設行為

預設行為是當Optional為不滿足條件時所執行的操作，比如在上面的例子中我們使用的orElse()就是一個預設操作，用於在Optional物件為空時執行特定操作，當然也有一些預設操作是當滿足條件的物件存在時執行的操作。

get()
get用於獲取變數的值，但是當變數不存在時則會丟擲NoSuchElementException，所以如果不確定變數是否存在，則不建議使用

orElse(T other)
當Optional的變數不滿足給定條件時，則執行orElse，比如前面當str為null時，返回0。

orElseGet(Supplier<? extends X> expectionSupplier)
如果條件不成立時，需要執行相對複雜的邏輯，而不是簡單的返回操作，則可以使用orElseGet實現：

long phone = optUser.map(User::getPhone).map(Optional::get).orElseGet(() -> {
    // do something here
    return -1L;
});

orElseThrow(Supplier<? extends X> expectionSupplier)
與get()方法類似，都是在不滿足條件時返回異常，不過這裡我們可以指定返回的異常型別。

ifPresent(Consumer<? super T>)
當滿足條件時執行傳入的引數化操作。

三. 注意事項

Optional是一個final類，未實現任何介面，所以當我們在利用該類包裝定義類的屬性的時候，如果我們定義的類有序列化的需求，那麼因為Optional沒有實現Serializable介面，這個時候執行序列化操作就會有問題：

public class User implements Serializable{

    /** 使用者編號 */
    private long id;

    private String name;

    private int age;

    private Optional<Long> phone;  // 不能序列化

    private Optional<String> email;  // 不能序列化

不過我們可以採用如下替換策略：

private long phone;

public Optional<Long> getPhone() {
    return Optional.ofNullable(this.phone);
}

看來Optional在設計的時候就沒有考慮將它作為類的欄位使用~

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