Java 8 - Optional类学习

想不到一个好的ID
104 阅读9分钟

新版本的Java，比如Java 8引入了一个新的Optional类。Optional类的Javadoc描述如下:

这是一个可以为null的容器对象。 如果值存在则isPresent()方法会返回true，调用get()方法会返回该对象。

通过这个类我们可以优雅的解决 NullPointException 的问题，避免了大量的为空判断。

demo1:

public String getCity(User user)  throws Exception{
        if(user!=null){
            if(user.getAddress()!=null){
                Address address = user.getAddress();
                if(address.getCity()!=null){
                    return address.getCity();
                }
            }
        }
        throw new Excpetion("取值错误"); 
    }

java8

public String getCity (User user) throws Exception {
        return Optional.ofNullable(user)
                .map(u -> u.getAddress())
                .map(a -> a.getCity())
                .orElseThrow(() -> new Exception(“取指错误”));
    }

demo2

if(user!=null){
    dosomething(user);
}

Optional.ofNullable(user)
    .ifPresent(u->{
        dosomething(u);
});

demo3

public User getUser(User user) throws Exception{
    if(user!=null){
        String name = user.getName();
        if("zhangsan".equals(name)){
            return user;
        }
    }else{
        user = new User();
        user.setName("zhangsan");
        return user;
    }
}

java8：

public User getUser(User user) {
    return Optional.ofNullable(user)
                   .filter(u->"zhangsan".equals(u.getName()))
                   .orElseGet(()-> {
                        User user1 = new User();
                        user1.setName("zhangsan");
                        return user1;
                   });
}

Optional类包含的方法

empty()

返回一个空的 Optional 实例
源码：（Optional类内部还维护一个value为null的对象）

private static final Optional<?> EMPTY = new Optional<>();
private Optional() {
    this.value = null;
}
public static<T> Optional<T> empty() {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;
    return t;
}

of

为非null的值创建一个Optional。

of方法通过工厂方法创建Optional类。需要注意的是，创建对象时传入的参数不能为null。如果传入参数为null，则抛出NullPointerException 。

源码：
public static <T> Optional<T> of(T value) {
    return new Optional<>(value);
}
demo
//调用工厂方法创建Optional实例
Optional<String> name = Optional.of("Sanaulla");
//传入参数为null，抛出NullPointerException.
Optional<String> someNull = Optional.of(null);

ofNullable

为指定的值创建一个Optional，如果指定的值为null，则返回一个空的Optional。

ofNullable与of方法相似，唯一的区别是可以接受参数为null的情况。

源码
public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
    return value == null ? empty() : of(value);
}
demo:
//下面创建了一个不包含任何值的Optional实例
//例如，值为'null'
Optional empty = Optional.ofNullable(null);

isPresent

isPresent即判断value值是否为空

如果值存在返回true，否则返回false。

类似下面的代码:

//isPresent方法用来检查Optional实例中是否包含值
if (name.isPresent()) {
  //在Optional实例内调用get()返回已存在的值
  System.out.println(name.get());//输出Sanaulla
}

get

如果Optional有值则将其返回，否则抛出NoSuchElementException。

上面的示例中，get方法用来得到Optional实例中的值。下面我们看一个抛出NoSuchElementException的例子:

//执行下面的代码会输出: No value present 
try {
  //在空的Optional实例上调用get()，抛出NoSuchElementException
  System.out.println(empty.get());
} catch (NoSuchElementException ex) {
  System.out.println(ex.getMessage());
}

ifPresent

ifPresent就是在value值不为空时，做一些操作

如果Optional实例有值则为其调用consumer，否则不做处理

要理解ifPresent方法，首先需要了解Consumer类。简答地说，Consumer类包含一个抽象方法。该抽象方法对传入的值进行处理，但没有返回值。Java8支持不用接口直接通过lambda表达式传入参数。

如果Optional实例有值，调用ifPresent()可以接受接口段或lambda表达式。类似下面的代码:

//ifPresent方法接受lambda表达式作为参数。
//lambda表达式对Optional的值调用consumer进行处理。
name.ifPresent((value) -> {
  System.out.println("The length of the value is: " + value.length());
});

Optional.ofNullable(user).ifPresent(u->{
    // TODO: do something
});

public final class Optional<T> {
    //省略....
    public boolean isPresent() {
        return value != null;
    }
    //省略...
    public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
        if (value != null)
            consumer.accept(value);
    }
}

orElse

如果存在该值，返回值， 否则返回 other

如果Optional实例有值则将其返回，否则返回orElse方法传入的参数。示例如下:

//如果值不为null，orElse方法返回Optional实例的值。
//如果为null，返回传入的消息。
//输出: There is no value present!
System.out.println(empty.orElse("There is no value present!"));
//输出: Sanaulla
System.out.println(name.orElse("There is some value!"));

orElseGet

orElseGet与orElse方法类似，区别在于得到的默认值。orElse方法将传入的字符串作为默认值，orElseGet方法可以接受Supplier接口的实现用来生成默认值。

示例如下:

//orElseGet与orElse方法类似，区别在于orElse传入的是默认值，
//orElseGet可以接受一个lambda表达式生成默认值。
//输出: Default Value
System.out.println(empty.orElseGet(() -> "Default Value"));
//输出: Sanaulla
System.out.println(name.orElseGet(() -> "Default Value"));

orElseThrow

如果有值则将其返回，否则抛出supplier接口创建的异常。

在orElseGet方法中，我们传入一个Supplier接口。然而，在orElseThrow中我们可以传入一个lambda表达式或方法，如果值不存在来抛出异常。示例如下:

try {
  //orElseThrow与orElse方法类似。与返回默认值不同，
  //orElseThrow会抛出lambda表达式或方法生成的异常 

  empty.orElseThrow(ValueAbsentException::new);
} catch (Throwable ex) {
  //输出: No value present in the Optional instance
  System.out.println(ex.getMessage());
}

@Test
public void test() {
    User user1 = null;
    try {
	Optional.ofNullable(user1).orElseThrow(()->new Exception("用户不存在"));
	} catch (Exception e) {
	// TODO Auto-generated catch block
	e.printStackTrace();
	}
    User user2 = null;
    user2 = Optional.ofNullable(user2).orElse(createUser());
    System.out.println(user2.getEmail());
    User user3 = null;
    user3 = Optional.ofNullable(user3).orElseGet(() -> createUser());
    System.out.println(user3.getEmail());
    
}
public User createUser(){
    User user = new User();
    user.setEmail("764682881@qq.com");;
    return user;
}

  • orElse(T other)和orElseGet的区别：当user值不为null时，orElse函数依然会执行createUser()方法，而orElseGet函数并不会执行createUser()方法，由于orElseGet()不是每次都会调用传入的方法，所以orElseGet()方法在性能上要优于orElse()方法

  • orElseThrow则是当值为null时,直接抛一个异常

ValueAbsentException定义如下:

class ValueAbsentException extends Throwable {

  public ValueAbsentException() {
    super();
  }

  public ValueAbsentException(String msg) {
    super(msg);
  }

  @Override
  public String getMessage() {
    return "No value present in the Optional instance";
  }
}

map

map方法文档说明如下:

如果有值，则对其执行调用mapping函数得到返回值。如果返回值不为null，则创建包含mapping返回值的Optional作为map方法返回值，否则返回空Optional。

map方法用来对Optional实例的值执行一系列操作。通过一组实现了Function接口的lambda表达式传入操作。如果你不熟悉Function接口，可以参考我的这篇博客。map方法示例如下:

//map方法执行传入的lambda表达式参数对Optional实例的值进行修改。
//为lambda表达式的返回值创建新的Optional实例作为map方法的返回值。
Optional<String> upperName = name.map((value) -> value.toUpperCase());
System.out.println(upperName.orElse("No value found"));

flatMap

如果有值，为其执行mapping函数返回Optional类型返回值，否则返回空Optional。flatMap与map(Funtion)方法类似，区别在于flatMap中的mapper返回值必须是Optional。调用结束时，flatMap不会对结果用Optional封装。

flatMap方法与map方法类似，区别在于mapping函数的返回值不同。map方法的mapping函数返回值可以是任何类型T，而flatMap方法的mapping函数必须是Optional。

参照map函数，使用flatMap重写的示例如下:

//flatMap与map(Function)非常类似，区别在于传入方法的lambda表达式的返回类型。
//map方法中的lambda表达式返回值可以是任意类型，在map函数返回之前会包装为Optional。 
//但flatMap方法中的lambda表达式返回值必须是Optionl实例。 
upperName = name.flatMap((value) -> Optional.of(value.toUpperCase()));
System.out.println(upperName.orElse("No value found"));//输出SANAULLA

filter

filter个方法通过传入限定条件对Optional实例的值进行过滤。文档描述如下:

如果有值并且满足断言条件返回包含该值的Optional，否则返回空Optional。

读到这里，可能你已经知道如何为filter方法传入一段代码。是的，这里可以传入一个lambda表达式。对于filter函数我们应该传入实现了Predicate接口的lambda表达式。如果你不熟悉Predicate接口，可以参考这篇文章。

现在我来看看filter的各种用法，下面的示例介绍了满足限定条件和不满足两种情况:

//filter方法检查给定的Option值是否满足某些条件。
//如果满足则返回同一个Option实例，否则返回空Optional。
Optional<String> longName = name.filter((value) -> value.length() > 6);
System.out.println(longName.orElse("The name is less than 6 characters"));//输出Sanaulla

//另一个例子是Optional值不满足filter指定的条件。
Optional<String> anotherName = Optional.of("Sana");
Optional<String> shortName = anotherName.filter((value) -> value.length() > 6);
//输出: name长度不足6字符
System.out.println(shortName.orElse("The name is less than 6 characters"));

一些例子

  • 一个综合例子
public class OptionalDemo {

  public static void main(String[] args) {
    //创建Optional实例，也可以通过方法返回值得到。
    Optional<String> name = Optional.of("Sanaulla");

    //创建没有值的Optional实例，例如值为'null'
    Optional empty = Optional.ofNullable(null);

    //isPresent方法用来检查Optional实例是否有值。
    if (name.isPresent()) {
      //调用get()返回Optional值。
      System.out.println(name.get());
    }

    try {
      //在Optional实例上调用get()抛出NoSuchElementException。
      System.out.println(empty.get());
    } catch (NoSuchElementException ex) {
      System.out.println(ex.getMessage());
    }

    //ifPresent方法接受lambda表达式参数。
    //如果Optional值不为空，lambda表达式会处理并在其上执行操作。
    name.ifPresent((value) -> {
      System.out.println("The length of the value is: " + value.length());
    });

    //如果有值orElse方法会返回Optional实例，否则返回传入的错误信息。
    System.out.println(empty.orElse("There is no value present!"));
    System.out.println(name.orElse("There is some value!"));

    //orElseGet与orElse类似，区别在于传入的默认值。
    //orElseGet接受lambda表达式生成默认值。
    System.out.println(empty.orElseGet(() -> "Default Value"));
    System.out.println(name.orElseGet(() -> "Default Value"));

    try {
      //orElseThrow与orElse方法类似，区别在于返回值。
      //orElseThrow抛出由传入的lambda表达式/方法生成异常。
      empty.orElseThrow(ValueAbsentException::new);
    } catch (Throwable ex) {
      System.out.println(ex.getMessage());
    }

    //map方法通过传入的lambda表达式修改Optonal实例默认值。 
    //lambda表达式返回值会包装为Optional实例。
    Optional<String> upperName = name.map((value) -> value.toUpperCase());
    System.out.println(upperName.orElse("No value found"));

    //flatMap与map(Funtion)非常相似，区别在于lambda表达式的返回值。
    //map方法的lambda表达式返回值可以是任何类型，但是返回值会包装成Optional实例。
    //但是flatMap方法的lambda返回值总是Optional类型。
    upperName = name.flatMap((value) -> Optional.of(value.toUpperCase()));
    System.out.println(upperName.orElse("No value found"));

    //filter方法检查Optiona值是否满足给定条件。
    //如果满足返回Optional实例值，否则返回空Optional。
    Optional<String> longName = name.filter((value) -> value.length() > 6);
    System.out.println(longName.orElse("The name is less than 6 characters"));

    //另一个示例，Optional值不满足给定条件。
    Optional<String> anotherName = Optional.of("Sana");
    Optional<String> shortName = anotherName.filter((value) -> value.length() > 6);
    System.out.println(shortName.orElse("The name is less than 6 characters"));

  }
}

上述代码输出如下:

Sanaulla
No value present
The length of the value is: 8
There is no value present!
Sanaulla
Default Value
Sanaulla
No value present in the Optional instance
SANAULLA
SANAULLA
Sanaulla
The name is less than 6 characters
  • 在 Java 8 中提高 Null 的安全性

假设我们有一个像这样的类层次结构:

class Outer {
    Nested nested;
    Nested getNested() {
        return nested;
    }
}
class Nested {
    Inner inner;
    Inner getInner() {
        return inner;
    }
}
class Inner {
    String foo;
    String getFoo() {
        return foo;
    }
}

解决这种结构的深层嵌套路径是有点麻烦的。我们必须编写一堆 null 检查来确保不会导致一个 NullPointerException:

Outer outer = new Outer();
if (outer != null && outer.nested != null && outer.nested.inner != null) {
    System.out.println(outer.nested.inner.foo);
}

我们可以通过利用 Java 8 的 Optional 类型来摆脱所有这些 null 检查。map 方法接收一个 Function 类型的 lambda 表达式，并自动将每个 function 的结果包装成一个 Optional 对象。这使我们能够在一行中进行多个 map 操作。Null 检查是在底层自动处理的。

Optional.of(new Outer())
    .map(Outer::getNested)
    .map(Nested::getInner)
    .map(Inner::getFoo)
    .ifPresent(System.out::println);

还有一种实现相同作用的方式就是通过利用一个 supplier 函数来解决嵌套路径的问题:

Outer obj = new Outer();
resolve(() -> obj.getNested().getInner().getFoo());
    .ifPresent(System.out::println);

调用 obj.getNested().getInner().getFoo()) 可能会抛出一个 NullPointerException 异常。在这种情况下，该异常将会被捕获，而该方法会返回 Optional.empty()。

public static <T> Optional<T> resolve(Supplier<T> resolver) {
    try {
        T result = resolver.get();
        return Optional.ofNullable(result);
    }
    catch (NullPointerException e) {
        return Optional.empty();
    }
}

请记住，这两个解决方案可能没有传统 null 检查那么高的性能。不过在大多数情况下不会有太大问题。

avatar
文章
阅读
粉丝