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【java8新特性】Optional详解

【java8新特性】Optional详解

作者: DoubleBin | 来源:发表于2018-08-13 01:03 被阅读0次

    欢迎交流java8新特性系列文章:https://www.jianshu.com/nb/27231419 . [1][2][3][4][5]

    一、简介

        Optional类是Java8为了解决null值判断问题,借鉴google guava类库的Optional类而引入的一个同名Optional类,使用Optional类可以避免显式的null值判断(null的防御性检查),避免null导致的NPE(NullPointerException)。

        我们来看一段代码:

        public static String getGender(Student student)
        {
            if(null == student)
            {
                return "Unkown";
            }
            return student.getGender();
            
        }
    

    这是一个获取学生性别的方法,方法入参为一个Student对象,为了防止student对象为null, 做了防御性检查:如果值为null,返回"Unkown"。

        再看使用Optional优化后的方法:

        public static String getGender(Student student)
        {
           return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getGender()).orElse("Unkown");
            
        }
    

        可以看到,Optional类结合lambda表达式的使用能够让开发出的代码更简洁和优雅。

    二、Optional对象的创建

         我们看下Optional类的部分源码:

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

    可以看出,Optional类的两个构造方法都是private型的,因此类外部不能显示的使用new Optional()的方式来创建Optional对象,但是Optional类提供了三个静态方法empty()、of(T value)、ofNullable(T value)来创建Optinal对象,示例如下:

    // 1、创建一个包装对象值为空的Optional对象
    Optional<String> optStr = Optional.empty();
    // 2、创建包装对象值非空的Optional对象
    Optional<String> optStr1 = Optional.of("optional");
    // 3、创建包装对象值允许为空的Optional对象
    Optional<String> optStr2 = Optional.ofNullable(null);
    

    三、Optional 类典型接口的使用

    下面以一些典型场景为例,列出Optional API常用接口的用法,并附上相应代码。

    3.1  get()方法

         简单看下get()方法的源码:

        public T get() {
            if (value == null) {
                throw new NoSuchElementException("No value present");
            }
            return value;
        }
    

    可以看到,get()方法主要用于返回包装对象的实际值,但是如果包装对象值为null,会抛出NoSuchElementException异常。

    3.2  isPresent()方法

         isPresent()方法的源码:

        public boolean isPresent() {
            return value != null;
        }
    

    可以看到,isPresent()方法用于判断包装对象的值是否非空。下面我们来看一段糟糕的代码:

        public static String getGender(Student student)
        {
            Optional<Student> stuOpt =  Optional.ofNullable(student);
            if(stuOpt.isPresent())
            {
                return stuOpt.get().getGender();
            }
            
            return "Unkown";
        }
    

    这段代码实现的是第一章(简介)中的逻辑,但是这种用法不但没有减少null的防御性检查,而且增加了Optional包装的过程,违背了Optional设计的初衷,因此开发中要避免这种糟糕的使用~

    3.3  ifPresent()方法

         ifPresent()方法的源码:

        public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
            if (value != null)
                consumer.accept(value);
        }
    

    ifPresent()方法接受一个Consumer对象(消费函数),如果包装对象的值非空,运行Consumer对象的accept()方法。示例如下:

        public static void printName(Student student)
        {
            Optional.ofNullable(student).ifPresent(u ->  System.out.println("The student name is : " + u.getName()));
        }
    

    上述示例用于打印学生姓名,由于ifPresent()方法内部做了null值检查,调用前无需担心NPE问题。

    3.4  filter()方法

         filter()方法的源码:

        public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) {
            Objects.requireNonNull(predicate);
            if (!isPresent())
                return this;
            else
                return predicate.test(value) ? this : empty();
        }
    

    filter()方法接受参数为Predicate对象,用于对Optional对象进行过滤,如果符合Predicate的条件,返回Optional对象本身,否则返回一个空的Optional对象。举例如下:

        public static void filterAge(Student student)
        {
            Optional.ofNullable(student).filter( u -> u.getAge() > 18).ifPresent(u ->  System.out.println("The student age is more than 18."));
        }
    

    上述示例中,实现了年龄大于18的学生的筛选。

    3.5  map()方法

         map()方法的源码:

        public<U> Optional<U> map(Function<? super T, ? extends U> mapper) {
            Objects.requireNonNull(mapper);
            if (!isPresent())
                return empty();
            else {
                return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));
            }
        }
    

    map()方法的参数为Function(函数式接口)对象,map()方法将Optional中的包装对象用Function函数进行运算,并包装成新的Optional对象(包装对象的类型可能改变)。举例如下:

        public static Optional<Integer> getAge(Student student)
        {
            return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getAge()); 
        }
    

    上述代码中,先用ofNullable()方法构造一个Optional<Student>对象,然后用map()计算学生的年龄,返回Optional<Integer>对象(如果student为null, 返回map()方法返回一个空的Optinal对象)。

    3.6  flatMap()方法

         flatMap()方法的源码:

        public<U> Optional<U> flatMap(Function<? super T, Optional<U>> mapper) {
            Objects.requireNonNull(mapper);
            if (!isPresent())
                return empty();
            else {
                return Objects.requireNonNull(mapper.apply(value));
            }
        }
    

    跟map()方法不同的是,入参Function函数的返回值类型为Optional<U>类型,而不是U类型,这样flatMap()能将一个二维的Optional对象映射成一个一维的对象。以3.5中示例功能为例,进行faltMap()改写如下:

        public static Optional<Integer> getAge(Student student)
        {
            return Optional.ofNullable(student).flatMap(u -> Optional.ofNullable(u.getAge())); 
        }
    
    3.7  orElse()方法

         orElse()方法的源码:

        public T orElse(T other) {
            return value != null ? value : other;
        }
    

    orElse()方法功能比较简单,即如果包装对象值非空,返回包装对象值,否则返回入参other的值(默认值)。如第一章(简介)中提到的代码:

        public static String getGender(Student student)
        {
           return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getGender()).orElse("Unkown");
            
        }
    
    3.7  orElseGet()方法

         orElseGet()方法的源码:

        public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {
            return value != null ? value : other.get();
        }
    

    orElseGet()方法与orElse()方法类似,区别在于orElseGet()方法的入参为一个Supplier对象,用Supplier对象的get()方法的返回值作为默认值。如:

        public static String getGender(Student student)
        {
            return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getGender()).orElseGet(() -> "Unkown");      
        }
    
    3.8  orElseThrow()方法

         orElseThrow()方法的源码:

        public <X extends Throwable> T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X {
            if (value != null) {
                return value;
            } else {
                throw exceptionSupplier.get();
            }
        }
    

    orElseThrow()方法其实与orElseGet()方法非常相似了,入参都是Supplier对象,只不过orElseThrow()的Supplier对象必须返回一个Throwable异常,并在orElseThrow()中将异常抛出:

        public static String getGender1(Student student)
        {
            return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getGender()).orElseThrow(() -> new RuntimeException("Unkown"));      
        }
    

    orElseThrow()方法适用于包装对象值为空时需要抛出特定异常的场景。

    四、注意事项

        使用Optional开发时要注意正确使用Optional的“姿势”,特别注意不要使用3.2节提到的错误示范,谨慎使用isPresent()和get()方法,尽量多使用map()、filter()、orElse()等方法来发挥Optional的作用。


    1. 【java8新特性】lambda表达式与函数式接口详解

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