前言
我常說學(xué)習(xí)一定要有目的，首先發(fā)現(xiàn)問題，或者不便之處，然后尋找解決方案，解決方案可能有很多，我們要選擇好的方法來使用
這篇文章介紹JDK8推出的Optional容器，會從以下幾點展開：
- 現(xiàn)在編程的問題或者說痛點是什么
- 通過案例演示：解決方案有哪些，Optional怎么解決
- Optional系統(tǒng)用法
- Optional的錯誤用法
- Optional總結(jié)
由此一起來認(rèn)識Optional的正確使用方式，遠(yuǎn)比我們想象的強(qiáng)大，好用，看很多文章和教程都在講API，個人感覺調(diào)用一個方法誰不會？它到底好在哪才是最重要的，我發(fā)布的文章都秉承發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的理念展開，好了，不吹了，精彩的要來了！
編程痛點
作為Java程序員遇到NullPointerException是非常痛苦的，這可能是我們遇到的最多的異常了
前后端聯(lián)調(diào)：嗨！哥們，你這500啥意思呀？
后端：先是沉思，這怎么會有空指針？對前端說：哥們等1分鐘，馬上解決，我可不能說空指針，我可是老開發(fā)了！說空指針多沒面子。
產(chǎn)生過這種無奈的請在評論區(qū)大聲說出來！無論是新手還是專家，在NullPointerException面前可謂眾生平等
我們編程時經(jīng)常承受：寫了類型檢查，值判斷，最終沒想到竟然是一個null的痛苦，毫不留情的甩出來一個令人厭煩的NullPointerException，比如：
系統(tǒng)中用戶，有些用戶進(jìn)行了實名認(rèn)證，擁有身份證信息，有些用戶并沒有完成實名認(rèn)證就沒有身份證信息【不要深究設(shè)計是否合理，僅僅是舉例講解Optional知識點】
用戶類：
public class User {
private Long id;
private String name;
// 身份證對象
private IdCard idCard;
// getter、setter、toString
}身份證類：
public class IdCard {
private Long id;
// 身份證號碼
private String idNum;
// getter、setter、toString
}測試類：獲取用戶的身份證號碼
public class OptionalMain {
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建用戶對象
User user = new User();
// 調(diào)用一系列g(shù)et方法獲取身份證號碼
// 因為調(diào)用 getIdCard()時并沒有身份證對象為null，再調(diào)用getIdNum方法則出現(xiàn) NullPointerException
String idNum = user.getIdCard().getIdNum();
System.out.println(idNum);
}
}運行結(jié)果：
如果user是傳遞進(jìn)來的，傳進(jìn)來的user也有可能是null
解決方案
怎樣做才能避免不期而至的NullPointerException？通常，在需要的地方添加null的檢查，所以我們的代碼多了很多的判斷是否為null的驗證，影響代碼結(jié)構(gòu)，甚至有時不加思索是否需要驗證也會統(tǒng)一加上非空判斷，來避免不可預(yù)知的空值，防止生產(chǎn)環(huán)境造成損失！并且添加的方式往往各有不同：
嵌套判斷：
public class OptionalMain {
public static void main(String[] args) {
User user = new User();
// 判斷user是否為null
if(user != null) {
IdCard idCard = user.getIdCard();
// 判斷 idCard 是否為null
if(idCard != null) {
// 獲取身份證號碼
System.out.println(idCard.getIdNum());
}else {
System.out.println("未實名認(rèn)證！");
}
}else {
System.out.println("該用戶不存在！");
}
}
}逐個判斷：
public class OptionalMain {
/**
* 獲取身份證號碼
* @param user：用戶
* @return：身份證號碼
*/
public static String getUserIdcardNum(User user) {
// 判斷用戶是否為空
if(user == null) {
return "無此用戶";
}
// 判斷是否實名認(rèn)證
if(user.getIdCard() == null) {
return "該用戶未實名認(rèn)證";
}
// 返回身份證號碼，如果：要對身份證號碼進(jìn)行操作，也要對idNum進(jìn)行非空判斷
return user.getIdCard().getIdNum();
}
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建用戶對象
User user = new User();
// 1、調(diào)用獲取身份證方法，有用戶但未實名
System.out.println("******未認(rèn)證******");
String userIdcardNum1 = getUserIdcardNum(user);
System.out.println("結(jié)果：" + userIdcardNum1);
// 2、傳遞空用戶
System.out.println("******空用戶******");
String userIdcardNum2 = getUserIdcardNum(null);
System.out.println("結(jié)果：" + userIdcardNum2);
// 3、創(chuàng)建身份證對象
IdCard idCard = new IdCard();
idCard.setId(1L);
idCard.setIdNum("411481199611111516");
user.setIdCard(idCard);
// 傳遞實名認(rèn)證的用戶
System.out.println("******已認(rèn)證******");
String userIdcardNum3 = getUserIdcardNum(user);
System.out.println("結(jié)果：" + userIdcardNum3);
}
}運行結(jié)果：
如果有其他要求，就要做更多的非空判斷，影響代碼的連貫性，凈判斷空值了
一旦忘記判斷某一個值是否為空，就又要和 NullPointerException 偶遇了，它并不是女朋友，而是最不想遇見的【債主】
null值帶來的問題
- NullPointerException是目前Java程序開發(fā)中最典型的異常，有些書中稱其為錯誤之源，個人覺得有點夸張，你覺著呢？
- 各種非空判斷，讓代碼變的冗余，閱讀性很糟糕，非空判斷對業(yè)務(wù)實現(xiàn)是毫無意義的
- null值本身也毫無意義，可以認(rèn)為是給對象一個【錯誤的默認(rèn)值】
- null可以被賦值給任意的引用數(shù)據(jù)類型，如果是分布式系統(tǒng)，該值被傳遞到另一個服務(wù)中，無法知道最初的它是什么類型，也無法對其進(jìn)行賦值
- Java為了簡化語言，摒棄了指針的概念，但是 NullPointerException是個例外
Optional的出現(xiàn)
Java團(tuán)隊結(jié)合Haskell和Scala語言對null值的處理方式，在JDK8時推出Optional類來專門處理空值問題，當(dāng)然該類并不是為了避免我們?nèi)?=null的非空判斷，他功能很強(qiáng)，配合Lambda表達(dá)式更香
源碼注釋
/**
* A container object which may or may not contain a non-null value.
一個可以包含或不包含非空值的容器對象
* If a value is present, {@code isPresent()} will return {@code true} and
* {@code get()} will return the value.
如果存在值，isPresent()方法會返回true，通過get()方法返回值
*
* <p>Additional methods that depend on the presence or absence of a contained
* value are provided, such as {@link #orElse(java.lang.Object) orElse()}
* (return a default value if value not present) and
* {@link #ifPresent(java.util.function.Consumer) ifPresent()} (execute a block
* of code if the value is present).
提供了取決于是否存在包含值的其他方法，比如orElse，如果值不存在，則返回默認(rèn)值 并且 可以通過ifPresent()
判斷值是否存在，存在則執(zhí)行代碼塊
* <p>This is a <a href="../lang/doc-files/ValueBased.html">value-based</a>
* class; use of identity-sensitive operations (including reference equality
* ({@code ==}), identity hash code, or synchronization) on instances of
* {@code Optional} may have unpredictable results and should be avoided.
這是一個基于值的類，應(yīng)避免使用于身份敏感操作【這里應(yīng)該意思是：對象是否存在不確定的敏感操作】（包括引用 ==，哈希或同步）的實例可能會產(chǎn)生不可預(yù)測的結(jié)果
* @since
從Optional類的定義和聲明來看特點如下：
- 是一個final類，不可被繼承，并且是一個泛型類
- 該類是一個容器，可以用來存儲對象
- 該類提供了一系列方法來判斷是否有值【isPresent()】和獲取值【get()】
Optional解決null問題
通過案例感受Optional處理null的套路：
- 將可能為null，或者說允許為null的數(shù)據(jù)存儲進(jìn)Optional容器中
- 通過Optional的map、filter、flatMap方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取需要的對象屬性，用法和Stream相同
- 如果數(shù)據(jù)為空了，可以返回一個自定義對象，或者拋出異常都可以，隨你所愿
User類：
public class User {
private Long id;
private String name;
// 將可能為null的對象放入Optional中
private Optional<IdCard> idCard;
// getter、setter、toString
}IdCard類：
public class IdCard {
private Long id;
// 如果身份證號碼也允許為null，也可以放入Optional中【Optional<String>】
// 但是實名認(rèn)證了，身份證號碼就是必須的了不是嗎，
// 一旦使用了Optional，沒有身份證號碼時，也不會出現(xiàn)報錯，可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤，所以也不要濫用
private String idNum;
// getter、setter、toString
}測試類：
public class OptionalMain {
/**
* 獲取身份證號碼
* @param user：用戶
* @return：身份證號碼
*/
public static String getUserIdcardNum(User user){
// 將User通過Optional.of() 方法 存儲進(jìn)Optional
Optional<User> optionalUser = Optional.of(user);
// 通過map方法先獲取user中身份對象，orElse：如果沒有，返回一個自定義的Optional<IdCard>對象
Optional<IdCard> optionalIdCard = optionalUser.map(User::getIdCard).orElse(Optional.of(new IdCard()));
// 通過map方法獲取IdCard中的idNum，如果沒有返回 "無實名認(rèn)證"字符串
String idNum = optionalIdCard.map(IdCard::getIdNum).orElse("無實名認(rèn)證");
return idNum;
}
public static void main(String[] args){
User user = new User();
// 將user對象傳進(jìn)方法中，該對象中的IdCard為null
System.out.println(getUserIdcardNum(user));
}
}運行結(jié)果：
我們僅僅傳入了user對象，IdCard為null，通過getUserIdcardNum方法處理之后，返回定義的無實名認(rèn)證，這里并沒有做if...else的判斷，這樣的代碼看起來更優(yōu)雅，不是嗎？
總結(jié)來說：
- 把對象放進(jìn)Optional中，可以通過Optional提供的API來操作容器中的對象
- 如：對象非空正常使用，我們可以通過get()方法獲取對象
- 如果是空可以通過某些方法【orElse、orElseGet、orElseThrow】，返回自定義的結(jié)果，避免空指針異常出現(xiàn)
- 通過一些判斷方法來判斷Optional中對象是否為null
接下來講解一下Optional中的API，系統(tǒng)認(rèn)識，學(xué)習(xí)強(qiáng)大的Optional
Optional結(jié)構(gòu)
Optional方法概覽
方法 | 作用 |
Optional.empty() | 創(chuàng)建一個空的 Optional 實例 |
Optional.of(T t) | 創(chuàng)建一個 Optional 實例，當(dāng) t為null時拋出異常 |
Optional.ofNullable(T t) | 創(chuàng)建一個 Optional 實例，但當(dāng) t為null時不會拋出異常，而是返回一個空的實例 |
get() | 獲取optional實例中的對象，當(dāng)optional 容器為空時報錯 |
isPresent() | 判斷optional是否為空，如果空則返回false，否則返回true |
ifPresent(Consumer c) | 如果optional不為空，則將optional中的對象傳給Comsumer函數(shù) |
orElse(T other) | 如果optional不為空，則返回optional中的對象；如果為null，則返回 other 這個默認(rèn)值 |
orElseGet(Supplier<T> other) | 如果optional不為空，則返回optional中的對象；如果為null，則使用Supplier函數(shù)生成默認(rèn)值other |
orElseThrow(Supplier<X> exception) | 如果optional不為空，則返回optional中的對象；如果為null，則拋出Supplier函數(shù)生成的異常 |
filter(Predicate<T> p) | 如果optional不為空，則執(zhí)行斷言函數(shù)p，如果p的結(jié)果為true，則返回原本的optional，否則返回空的optional |
map(Function<T, U> mapper) | 如果optional不為空，則將optional中的對象 t 映射成另外一個對象 u，并將 u 存放到一個新的optional容器中 |
flatMap(Function< T,Optional<U>> mapper) | 跟上面一樣，在optional不為空的情況下，將對象t映射成另外一個optional，區(qū)別在于：map會自動將u放到optional中，而flatMap則需要手動給u創(chuàng)建一個optional |
強(qiáng)烈建議：打開編輯器，多翻閱源碼，對學(xué)習(xí)和編碼都有很大幫助，剛開始看不懂沒關(guān)系，量變產(chǎn)生質(zhì)變
Optional 創(chuàng)建
通過Optional源碼發(fā)現(xiàn)：
- 該類final修飾，不能被繼承，只有一個Object父類
- 是一個泛型類，使用時為了類型安全指明泛型類型
- 連個私有常量，供內(nèi)部調(diào)用，其中value為Optional容器中存儲的對象
- 兩個構(gòu)造方法，無參和有參的都為私有，說明不能通過構(gòu)造方法創(chuàng)建Optional對象，需要通過內(nèi)部提供的【empty()、of(T t)、ofNullable(T t)】三個靜態(tài)方法創(chuàng)建，這種創(chuàng)建方式其實就是【工廠模式】
代碼實現(xiàn)：
// 創(chuàng)建一個包裝對象值為空的Optional對象
Optional<Object> optional1 = Optional.empty();
// 創(chuàng)建包裝對象值非空的Optional對象，如果傳入null則出現(xiàn)`NullPointerException`
Optional<String> optional2 = Optional.of("optional");
// 創(chuàng)建包裝對象值允許為空的Optional對象
Optional<Object> optional3 = Optional.ofNullable(null);
Optional其他API
get()
作用：獲取optional實例中的對象，當(dāng)optional 容器為空時報錯
源碼：
- 判斷value是否為null
- 為null，拋出 NoSuchElementException("No value present")異常
- 不為null，返回value
null值Optional：
// 創(chuàng)建值為null的Optional對象
Optional<String> optional = Optional.empty();
// get返回 NoSuchElementException("No value present")
String result = optional.get();
System.out.println(result);
非null值Optional：
// 創(chuàng)建值為：optional的Optional對象
Optional<String> optional = Optional.of("optional");
// 返回值 optional
String result = optional.get();
System.out.println(result);
isPresent()
作用：判斷optional是否為空，如果空則返回false，否則返回true
源碼：
代碼實現(xiàn)：
List<String> users = new ArrayList<>();
users.add("柯南");
users.add("佩奇");
users.add("喜洋洋");
Optional<List<String>> optional = Optional.of(users);
// 判斷并消費
optional.ifPresent(System.out::println);
orElse(T other)
作用：如果optional不為空，則返回optional中的對象；如果為null，則返回 other 這個默認(rèn)值
源碼：
代碼實現(xiàn)：
User user = new User(1L,"格雷福斯");
// 1、存儲非null數(shù)據(jù)
Optional<User> userOptional = Optional.ofNullable(user);
// 獲取用戶名
String name1 = userOptional.orElse(new User(0L, "帥氣添甄")).getName();
// 非null，結(jié)果為：格雷福斯
System.out.println(name1);
// 2、存儲null數(shù)據(jù)
Optional<User> nullOptional = Optional.ofNullable(null);
String name2 = nullOptional.orElse(new User(0L, "帥氣添甄")).getName();
// 為null，結(jié)果：帥氣添甄
System.out.println(name2);
orElseGet(Supplierother)
作用：如果optional不為空，則返回optional中的對象；如果為null，則使用Supplier函數(shù)生成默認(rèn)值other
源碼：
代碼實現(xiàn)：
User user = new User(1L,"格雷福斯");
Optional<User> userOptional = Optional.ofNullable(user);
// 為null直接返回`Supplier`生產(chǎn)型函數(shù)接口返回的對象
String name = userOptional.orElseGet(() new User(0L, "添甄")).getName();
System.out.println(name);
orElseThrow(Supplierexception)
作用：如果optional不為空，則返回optional中的對象；如果為null，則拋出Supplier函數(shù)生成的異常
源碼：
代碼實現(xiàn)：
User user = new User(1L,"格雷福斯");
Optional<User> userOptional = Optional.ofNullable(user);
// 為null直接返回`Supplier`生產(chǎn)型函數(shù)接口返回的對象
String name = userOptional.orElseGet(() new User(0L, "添甄")).getName();
System.out.println(name);
orElseThrow(Supplierexception)
作用：如果optional不為空，則返回optional中的對象；如果為null，則拋出Supplier函數(shù)生成的異常
源碼：
代碼實現(xiàn)：
User user = new User(1L,"格雷福斯");
Optional<User> userOptional = Optional.ofNullable(user);
// 如果數(shù)據(jù)為null，拋出 指定異常
String name = userOptional.orElseThrow(() new RuntimeException("無數(shù)據(jù)")).getName();
System.out.println(name);
filter(Predicatep)
作用：如果optional不為空，則執(zhí)行斷言函數(shù)p，如果p的結(jié)果為true，則返回原本的optional，否則返回空的optional
源碼：
代碼實現(xiàn)：
User user = new User(1L,"格雷福斯");
Optional<User> userOptional = Optional.ofNullable(user);
// 過濾名字長度大于3，如果有值才輸出，沒值就不輸出
userOptional.filter(item -> item.getName().length() > 3).ifPresent(System.out::println);
map(Function mapper)
作用：如果optional不為空，則將optional中的對象 t 映射成另外一個對象 u，并將 u 存放到一個新的optional容器中，該方法與Stream的map作用一樣
源碼：
代碼實現(xiàn)：
User user = new User(1L,"格雷福斯");
Optional<User> userOptional = Optional.ofNullable(user);
// 只獲取用戶名
String name = userOptional.map(User::getName).orElse("添甄");
System.out.println(name);
flatMap(Function< T,Optional> mapper)
作用：在optional不為空的情況下，將對象t映射成另外一個optional，17-flatMapmap接收的是U類型，而flatMap接收的是Optional<U>類型，返回也是需要放進(jìn)Optional中
源碼：
代碼實現(xiàn)：
User user = new User(1L,"格雷福斯");
Optional<User> userOptional = Optional.ofNullable(null);
Optional<String> optional = userOptional.flatMap(item -> Optional.ofNullable(item.getName()));
String name = optional.orElse("添甄");
System.out.println(name);
錯誤示范
獲取用戶名：
User user = new User(1L,"格雷福斯");
Optional<User> userOptional = Optional.ofNullable(user);
// 判斷是否有值
if (userOptional.isPresent()) {
String name = userOptional.get().getName();
System.out.println(name);
}else {
System.out.println("無值");
}
通過調(diào)用isPresent方法判斷是否有值，這還是增加了判斷，破壞代碼結(jié)構(gòu)
正確姿勢：
多用map，orElse，filter方法發(fā)揮Optional的作用
User user = new User(1L,"格雷福斯");
Optional<User> userOptional = Optional.ofNullable(user);
String name = userOptional.map(User::getName).orElse("無值");
System.out.println(name);
總結(jié)
- Optional是一個用來解決null值，避免發(fā)生空指針異常的容器，配合Lambda表達(dá)式寫出優(yōu)雅代碼
- 靜態(tài)工廠方法Optional.empty()、Optional.of()以及Optional.ofNullable()創(chuàng)建Optional對象
- Optional類包含多種方法，其中map、flatMap、filter，它們在概念上與Stream類中對應(yīng)的方法十分相似
- 使用Optional能幫助你開發(fā)出更便于閱讀和簡介的程序
- 多使用Optional中的方法給定默認(rèn)值，比如map、orElse等方法來避免過多的if判斷
文章出自：??石添的編程哲學(xué)??，如有轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系【石添的編程哲學(xué)】今日頭條號。
