Java8新特性之空指標異常的剋星Optional類

secbro2發表於2019-10-16
Java指標

Java8新特性系列我們已經介紹了Stream、Lambda表示式、DateTime日期時間處理，最後以“NullPointerException” 的剋星Optional類的講解來收尾。

背景

作為開發人員每天與NullPointerException鬥智鬥勇。每接收到引數或呼叫方法獲得值得判斷一下是否為null。稍不留意，空指標異常就像幽靈一樣出現了。

這篇文章我們來學習Java8是如何通過Optional類來避免空指標異常的。

先來看一下不使用Optional類時，我們為了防止NullPointerException會怎麼處理。

public String getParentName(Person son) {
    if (son != null) {
        Person parent = son.getParent();
        if (parent != null) {
            return parent.getUsername();
        } else {
            return "--";
        }
    }

    return "--";
}複製程式碼

為了防止出現異常，需要不停的判斷物件是否為null。但如果業務邏輯比較複雜，會湧現出大量的ifelse。看似邏輯縝密，但易讀性卻並不高。

為了解決相關問題，在Effective Java中建議若方法返回型別為集合，則通過返回空集合以避免 NullPointerException，真是煞費苦心。

先看一下上面的程式碼使用Optional之後會變成什麼樣子。

public String getParentNameWithOptional(Person son) {
    return Optional.ofNullable(son).map(Person::getParent).map(Person::getUsername).orElse("--");
}複製程式碼

對照一下程式碼，看看神不神奇？！

Optional類簡介

java.util.Optional類的引入很好的解決空指標異常，類宣告如下：

public final class Optional<T> {}複製程式碼

java.util.Optional類是一個封裝了Optional值的容器物件，Optional值可以為null，如果值存在，呼叫isPresent()方法返回true，呼叫get()方法可以獲取值。

通過原始碼會發現，它並沒有實現java.io.Serializable介面，因此應避免在類屬性中使用，防止意想不到的問題。

除了Optional類之外，還擴充套件了一些常用型別的Optional物件，比如：OptionalDouble、OptionalInt、OptionalLong。用法基本上相似。

下面通過具體的操作和功能來了解Optional類。

建立Optional物件

建立Optional物件有三種方法：empty()、of()、ofNullable()，均為靜態方法。

如果Optional物件沒有值則用empty()方法。

Optional empty = Optional.empty();複製程式碼

如果確定Optional物件的值不為null，則可用of()方法。

Optional stringOptional = Optional.of("Hello 公眾號：程式新視界");複製程式碼

如果不確定Optional物件的值是否為null，則可用ofNullable()。比如上面，不確定Person物件是不否null，就用了ofNullable()方法。當然，也可以直接給該方法傳null。

Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);複製程式碼

此時，通過呼叫其isPresent方法可以檢視該Optional中是否值為null。

boolean bool = ofNullOptional.isPresent();
System.out.println(bool);複製程式碼

此時如果直接呼叫get方法獲取值，則會丟擲異常。

ofNullOptional.get();複製程式碼

get獲取Optional中的值

通過get方法可獲取Optional中的值，但如果值為null，則會丟擲異常。

Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);
ofNullOptional.get();複製程式碼

異常資訊：

java.util.NoSuchElementException: No value present
    at java.util.Optional.get(Optional.java:135)
...複製程式碼

此時，需要另外一個方法的輔助：isPresent()。該方法可判定Optional中是否有值，如果有則返回true，如果沒有則返回false。

Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);
boolean bool = ofNullOptional.isPresent();
if(bool){
    ofNullOptional.get();
}複製程式碼

map獲取Optional中的值

對於物件操作，也可以通過map來獲取值，最開始簡化的例子就是如此。

Optional<Person> sonOptional = Optional.ofNullable(son);
System.out.println(sonOptional.map(Person::getUsername));複製程式碼

map方法，如果有值，則對其執行呼叫對映函式得到返回值。如果返回值不為null，則建立包含對映返回值的Optional作為map方法返回值，否則返回空Optional。

flatMap獲取Optional中的值

如果有值，則返回Optional型別返回值，否則返回空Optional。flatMap與map方法類似。但flatMap中的mapper返回值必須是Optional。呼叫結束時，flatMap不會對結果用Optional封裝。

Optional<Person> sonOptional = Optional.ofNullable(son);
sonOptional.flatMap(OptionalTest::getOptionalPerson);複製程式碼

呼叫的是當前類OptionalTest的另外一個方法：

public static Optional<Person> getOptionalPerson(Person person){
    return Optional.ofNullable(person);
}複製程式碼

orElse獲取Optional中的值

orElse方法，如果有值就返回，否則返回一個給定的值作為預設值；

Optional.empty().orElse("--");複製程式碼

上面這種情況就會返回“--”。

在此，這種操作與三目運算效果一樣。

str != null ? str : "--"複製程式碼

orElseGet獲取Optional中的值

orElseGet()方法與orElse()方法作用類似，但生成預設值的方式不同。該方法接受一個Supplier extends T>函式式介面引數，用於生成預設值；

Optional.empty().orElseGet(() -> {
            String a = "關注";
            String b = "公眾號：程式新視界";
            return a + b;
        });複製程式碼

很顯然，這裡可以處理更多的業務邏輯。

orElseThrow獲取Optional中的值

orElseThrow()方法與get()方法類似，當值為null時呼叫會丟擲NullPointerException異常，但該方法可以指定丟擲的異常型別。

Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException("請先關注公眾號！"));複製程式碼

此時列印異常資訊為：

Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException("請先關注公眾號！"));複製程式碼

判斷並執行操作

ifPresent方法，可對值進行判斷然後列印，接收引數為Consumer super T>函式式介面。

Optional.of("公眾號：程式新視界").ifPresent(System.out::println);複製程式碼

當然，也可以在函式中執行其他複雜操作：

Optional.of("公眾號：程式新視界").ifPresent((val)->{
            System.out.println("歡迎關注" + val);
        });複製程式碼

filter()方法過濾

filter()方法可用於判斷Optional物件是否滿足給定條件，一般用於條件過濾：

Optional.of("公眾號：程式新視界").filter((val)->{
    return val.contains("程式新視界");
});
// 簡化寫法
Optional.of("公眾號：程式新視界").filter((val)-> val.contains("程式新視界"));複製程式碼

使用誤區

關於使用Optional的誤區有以下：

  • 正確的使用建立方法，不確定是否為null時儘量選擇ofNullable方法。
  • 避免用在成員變數上（原因上面已經提到）；
  • 避免直接呼叫Optional物件的get和isPresent方法；

最後一條可能難理解，試想一下如果先用isPresent方法獲得是否存在，然後決定是否呼叫get方法和之前的ifelse判斷並無二致。

Java8提倡函數語言程式設計，新增的許多API都可以用函數語言程式設計表示，Optional類也是其中之一。

小結

至此，Java8新特性相關的內容便完結了。

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原文連結：《Java8新特性之空指標異常的剋星Optional類》


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