Java 8 Optional 良心指南，建議收藏

想學習，永遠都不晚，尤其是針對 Java 8 裡面的好東西，Optional 就是其中之一，該類提供了一種用于表示可選值而非空引用的類級别解決方案。作為一名 Java 程式員，我真的是煩透了 NullPointerException（NPE），盡管和它熟得就像一位老朋友，知道它也是迫不得已——程式正在使用一個對象卻發現這個對象的值為 null，于是 Java 虛拟機就怒發沖冠地把它抛了出來當做替罪羊。

當然了，我們程式員是富有責任心的，不會坐視不管，于是就有了大量的 null 值檢查。盡管有時候這種檢查完全沒有必要，但我們已經習慣了例行公事。終于，Java 8 看不下去了，就引入了 Optional，以便我們編寫的代碼不再那麼刻薄呆闆。

01、沒有 Optional 會有什麼問題

我們來模拟一個實際的應用場景。小王第一天上班，上司老馬就給他安排了一個任務，要他從資料庫中根據會員 ID 拉取一個會員的姓名，然後将姓名列印到控制台。雖然是新來的，但這個任務難不倒小王，于是他花了 10 分鐘寫下了這段代碼：

public class WithoutOptionalDemo {

class Member {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

public static void main(String[] args) {
    Member mem = getMemberByIdFromDB();
    if (mem != null) {
        System.out.println(mem.getName());
    }
}

public static Member getMemberByIdFromDB() {
    // 目前 ID 的會員不存在
    return null;
}

}

複制代碼

由于目前 ID 的會員不存在，是以 getMemberByIdFromDB() 方法傳回了 null 來作為沒有擷取到該會員的結果，那就意味着在列印會員姓名的時候要先對 mem 判空，否則就會抛出 NPE 異常，不信？讓小王把 if (mem != null) 去掉試試，控制台立馬列印錯誤堆棧給你顔色看看。

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

at com.cmower.dzone.optional.WithoutOptionalDemo.main(WithoutOptionalDemo.java:24)

02、Optional 是如何解決這個問題的

小王把代碼送出後，就興高采烈地去找老馬要新的任務了。本着虛心學習的态度，小王請求老馬看一下自己的代碼，于是老王就告訴他應該嘗試一下 Optional，可以避免沒有必要的 null 值檢查。現在，讓我們來看看小王是如何通過 Optional 來解決上述問題的。

public class OptionalDemo {

public static void main(String[] args) {
    Optional<Member> optional = getMemberByIdFromDB();
    optional.ifPresent(mem -> {
        System.out.println("會員姓名是：" + mem.getName());
    });
}

public static Optional<Member> getMemberByIdFromDB() {
    boolean hasName = true;
    if (hasName) {
        return Optional.of(new Member("沉默王二"));
    }
    return Optional.empty();
}

class Member {

private String name;

public String getName() {
    return name;
}

// getter / setter

getMemberByIdFromDB() 方法傳回了 Optional 作為結果，這樣就表明 Member 可能存在，也可能不存在，這時候就可以在 Optional 的 ifPresent() 方法中使用 Lambda 表達式來直接列印結果。

Optional 之是以可以解決 NPE 的問題，是因為它明确的告訴我們，不需要對它進行判空。它就好像

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十字路口的路标，明确地告訴你該往哪走。

03、建立 Optional 對象

1）可以使用靜态方法 empty() 建立一個空的 Optional 對象

Optional empty = Optional.empty();

System.out.println(empty); // 輸出：Optional.empty

2）可以使用靜态方法 of() 建立一個非空的 Optional 對象

Optional opt = Optional.of("沉默王二");

System.out.println(opt); // 輸出：Optional[沉默王二]

當然了，傳遞給 of() 方法的參數必須是非空的，也就是說不能為 null，否則仍然會抛出 NullPointerException。

String name = null;

Optional optnull = Optional.of(name);

3）可以使用靜态方法 ofNullable() 建立一個即可空又可非空的 Optional 對象

Optional optOrNull = Optional.ofNullable(name);

System.out.println(optOrNull); // 輸出：Optional.empty

ofNullable() 方法内部有一個三元表達式，如果為參數為 null，則傳回私有常量 EMPTY；否則使用 new 關鍵字建立了一個新的 Optional 對象——不會再抛出 NPE 異常了。

04、判斷值是否存在

可以通過方法 isPresent() 判斷一個 Optional 對象是否存在，如果存在，該方法傳回 true，否則傳回 false——取代了 obj != null 的判斷。

System.out.println(opt.isPresent()); // 輸出：true

Optional optOrNull = Optional.ofNullable(null);

System.out.println(opt.isPresent()); // 輸出：false

Java 11 後還可以通過方法 isEmpty() 判斷與 isPresent() 相反的結果。

05、非空表達式

Optional 類有一個非常現代化的方法——ifPresent()，允許我們使用函數式程式設計的方式執行一些代碼，是以，我把它稱為非空表達式。如果沒有該方法的話，我們通常需要先通過 isPresent() 方法對 Optional 對象進行判空後再執行相應的代碼：

if (optOrNull.isPresent()) {

System.out.println(optOrNull.get().length());

有了 ifPresent() 之後，情況就完全不同了，可以直接将 Lambda 表達式傳遞給該方法，代碼更加簡潔，更加直覺。

opt.ifPresent(str -> System.out.println(str.length()));

Java 9 後還可以通過方法 ifPresentOrElse(action, emptyAction) 執行兩種結果，非空時執行 action，空時執行 emptyAction。

opt.ifPresentOrElse(str -> System.out.println(str.length()), () -> System.out.println("為空"));

06、設定（擷取）預設值

有時候，我們在建立（擷取） Optional 對象的時候，需要一個預設值，orElse() 和 orElseGet() 方法就派上用場了。

orElse() 方法用于傳回包裹在 Optional 對象中的值，如果該值不為 null，則傳回；否則傳回預設值。該方法的參數類型和值得類型一緻。

String nullName = null;

String name = Optional.ofNullable(nullName).orElse("沉默王二");

System.out.println(name); // 輸出：沉默王二

orElseGet() 方法與 orElse() 方法類似，但參數類型不同。如果 Optional 對象中的值為 null，則執行參數中的函數。

String name = Optional.ofNullable(nullName).orElseGet(()->"沉默王二");

從輸出結果以及代碼的形式上來看，這兩個方法極其相似，這不免引起我們的懷疑，Java 類庫的設計者有必要這樣做嗎？

假設現在有這樣一個擷取預設值的方法，很傳統的方式。

public static String getDefaultValue() {

System.out.println("getDefaultValue");
return "沉默王二";

然後，通過 orElse() 方法和 orElseGet() 方法分别調用 getDefaultValue() 方法傳回預設值。

public static void main(String[] args) {

String name = null;
System.out.println("orElse");
String name2 = Optional.ofNullable(name).orElse(getDefaultValue());

System.out.println("orElseGet");
String name3 = Optional.ofNullable(name).orElseGet(OrElseOptionalDemo::getDefaultValue);

注：類名 :: 方法名是 Java 8 引入的文法，方法名後面是沒有 () 的，表明該方法并不一定會被調用。

輸出結果如下所示：

orElse

getDefaultValue

orElseGet

輸出結果是相似的，沒什麼太大的不同，這是在 Optional 對象的值為 null 的情況下。假如 Optional 對象的值不為 null 呢？

String name = "沉默王三";
System.out.println("orElse");
String name2 = Optional.ofNullable(name).orElse(getDefaultValue());

System.out.println("orElseGet");
String name3 = Optional.ofNullable(name).orElseGet(OrElseOptionalDemo::getDefaultValue);

咦，orElseGet() 沒有去調用 getDefaultValue()。哪個方法的性能更佳，你明白了吧？

07、擷取值

直覺從語義上來看，get() 方法才是最正宗的擷取 Optional 對象值的方法，但很遺憾，該方法是有缺陷的，因為假如 Optional 對象的值為 null，該方法會抛出 NoSuchElementException 異常。這完全與我們使用 Optional 類的初衷相悖。

public class GetOptionalDemo {

public static void main(String[] args) {
    String name = null;
    Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(name);
    System.out.println(optOrNull.get());
}

這段程式在運作時會抛出異常：

Exception in thread "main" java.util.NoSuchElementException: No value present

at java.base/java.util.Optional.get(Optional.java:141)
at com.cmower.dzone.optional.GetOptionalDemo.main(GetOptionalDemo.java:9)

盡管抛出的異常是 NoSuchElementException 而不是 NPE，但在我們看來，顯然是在“五十步笑百步”。建議 orElseGet() 方法擷取 Optional 對象的值。

08、過濾值

小王通過 Optional 類對之前的代碼進行了更新，完成後又興高采烈地跑去找老馬要任務了。老馬覺得這小夥子不錯，頭腦靈活，又幹活積極，很值得培養，就又交給了小王一個新的任務：使用者注冊時對密碼的長度進行檢查。

小王拿到任務後，樂開了花，因為他剛要學習 Optional 類的 filter() 方法，這就派上了用場。

public class FilterOptionalDemo {

public static void main(String[] args) {
    String password = "12345";
    Optional<String> opt = Optional.ofNullable(password);
    System.out.println(opt.filter(pwd -> pwd.length() > 6).isPresent());
}

filter() 方法的參數類型為 Predicate（Java 8 新增的一個函數式接口），也就是說可以将一個 Lambda 表達式傳遞給該方法作為條件，如果表達式的結果為 false，則傳回一個 EMPTY 的 Optional 對象，否則傳回過濾後的 Optional 對象。

在上例中，由于 password 的長度為 5 ，是以程式輸出的結果為 false。假設密碼的長度要求在 6 到 10 位之間，那麼還可以再追加一個條件。來看小王增加難度後的代碼。

Predicate len6 = pwd -> pwd.length() > 6;

Predicate len10 = pwd -> pwd.length() < 10;

password = "1234567";

opt = Optional.ofNullable(password);

boolean result = opt.filter(len6.and(len10)).isPresent();

System.out.println(result);

這次程式輸出的結果為 true，因為密碼變成了 7 位，在 6 到 10 位之間。想象一下，假如小王使用 if-else 來完成這個任務，代碼該有多冗長。

09、轉換值

小王檢查完了密碼的長度，仍然覺得不夠盡興，覺得要對密碼的強度也進行檢查，比如說密碼不能是“password”，這樣的密碼太弱了。于是他又開始研究起了 map() 方法，該方法可以按照一定的規則将原有 Optional 對象轉換為一個新的 Optional 對象，原有的 Optional 對象不會更改。

先來看小王寫的一個簡單的例子：

public class OptionalMapDemo {

public static void main(String[] args) {
    String name = "沉默王二";
    Optional<String> nameOptional = Optional.of(name);
    Optional<Integer> intOpt = nameOptional
            .map(String::length);

    System.out.println( intOpt.orElse(0));
}

在上面這個例子中，map() 方法的參數 String::length，意味着要将原有的字元串類型的 Optional 按照字元串長度重新生成一個新的 Optional 對象，類型為 Integer。

搞清楚了 map() 方法的基本用法後，小王決定把 map() 方法與 filter() 方法結合起來用，前者用于将密碼轉化為小寫，後者用于判斷長度以及是否是“password”。

public class OptionalMapFilterDemo {

public static void main(String[] args) {
    String password = "password";
    Optional<String>  opt = Optional.ofNullable(password);

    Predicate<String> len6 = pwd -> pwd.length() > 6;
    Predicate<String> len10 = pwd -> pwd.length() < 10;
    Predicate<String> eq = pwd -> pwd.equals("password");

    boolean result = opt.map(String::toLowerCase).filter(len6.and(len10 ).and(eq)).isPresent();
    System.out.println(result);
}

好了，我親愛的讀者朋友，以上就是本文的全部内容了——可以說是史上最佳 Optional 指南了，能看到這裡的都是最優秀的程式員，二哥必須要伸出大拇指為你點個贊。

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