詳解JAVA中的OPTIONAL
一、概述
本質(zhì)上，這是一個包含有可選值的包裝類，這意味著 Optional 類既可以含有對象也可以為空。
Optional 是 Java 實現(xiàn)函數(shù)式編程的強勁一步，并且?guī)椭诜妒街袑崿F(xiàn)。但是 Optional 的意義顯然不止于此。
我們從一個簡單的用例開始。在 Java 8 之前，任何訪問對象方法或?qū)傩缘恼{(diào)用都可能導致NullPointerException：
String isocode = user.getAddress().getCountry().getIsocode().toUpperCase();
在這個小示例中，如果我們需要確保不觸發(fā)異常，就得在訪問每一個值之前對其進行明確地檢查：
if (user != null) {
Address address = user.getAddress();
if (address != null) {
Country country = address.getCountry();
if (country != null) {
String isocode = country.getIsocode();
if (isocode != null) {
isocode = isocode.toUpperCase();
}
}
}
}
你看到了，這很容易就變得冗長，難以維護。
為了簡化這個過程，我們來看看用Optional 類是怎么做的。從創(chuàng)建和驗證實例，到使用其不同的方法，并與其它返回相同類型的方法相結(jié)合，下面是見證Optional 奇跡的時刻。
二、創(chuàng)建Optional 實例
重申一下，這個類型的對象可能包含值，也可能為空。你可以使用同名方法創(chuàng)建一個空的 Optional。
@Test(expected = NoSuchElementException.class)
public void whenCreateEmptyOptional_thenNull() {
Optional<User> emptyOpt = Optional.empty();
emptyOpt.get();
}
毫不奇怪，嘗試訪問emptyOpt變量的值會導致NoSuchElementException。
你可以使用of()和 ofNullable() 方法創(chuàng)建包含值的Optional。兩個方法的不同之處在于如果你把null值作為參數(shù)傳遞進去，of()方法會拋出NullPointerException：
@Test(expected = NullPointerException.class)
public void whenCreateOfEmptyOptional_thenNullPointerException() {
Optional<User> opt = Optional.of(user);
}
你看，我們并沒有完全擺脫NullPointerException。因此，你應該明確對象不為null 的時候使用of()。
如果對象即可能是null也可能是非 null，你就應該使用ofNullable()方法：
Optional<User> opt = Optional.ofNullable(user);
2.1、訪問Optional對象的值
從Optional實例中取回實際值對象的方法之一是使用get()方法：
@Test
public void whenCreateOfNullableOptional_thenOk() {
String name = "John";
Optional<String> opt = Optional.ofNullable(name);
assertEquals("John", opt.get());
}
不過，你看到了，這個方法會在值為null的時候拋出異常。要避免異常，你可以選擇首先驗證是否有值：
@Test
public void whenCheckIfPresent_thenOk() {
User user = new User("john@gmail.com", "1234");
Optional<User> opt = Optional.ofNullable(user);
assertTrue(opt.isPresent());
assertEquals(user.getEmail(), opt.get().getEmail());
}
檢查是否有值的另一個選擇是ifPresent()方法。該方法除了執(zhí)行檢查，還接受一個Consumer(消費者) 參數(shù)，如果對象不是空的，就對執(zhí)行傳入的 Lambda 表達式：
opt.ifPresent( u -> assertEquals(user.getEmail(), u.getEmail()));
這個例子中，只有 user 用戶不為 null 的時候才會執(zhí)行斷言。
2.2、返回默認值
Optional類提供了 API 用以返回對象值，或者在對象為空的時候返回默認值。
這里你可以使用的第一個方法是orElse()，它的工作方式非常直接，如果有值則返回該值，否則返回傳遞給它的參數(shù)值：
@Test
public void whenEmptyValue_thenReturnDefault() {
User user = null;
User user2 = new User("anna@gmail.com", "1234");
User result = Optional.ofNullable(user).orElse(user2);
assertEquals(user2.getEmail(), result.getEmail());
}
這里user對象是空的，所以返回了作為默認值的user2。
如果對象的初始值不是 null，那么默認值會被忽略：
@Test
public void whenValueNotNull_thenIgnoreDefault() {
User user = new User("john@gmail.com","1234");
User user2 = new User("anna@gmail.com", "1234");
User result = Optional.ofNullable(user).orElse(user2);
assertEquals("john@gmail.com", result.getEmail());
}
第二個同類型的API 是orElseGet()—— 其行為略有不同。這個方法會在有值的時候返回值，如果沒有值，它會執(zhí)行作為參數(shù)傳入的Supplier(供應者)函數(shù)式接口，并將返回其執(zhí)行結(jié)果：
User result = Optional.ofNullable(user).orElseGet( () -> user2);
2.3、orElse()和orElseGet()的不同之處
乍一看，這兩種方法似乎起著同樣的作用。然而事實并非如此。我們創(chuàng)建一些示例來突出二者行為上的異同。
我們先來看看對象為空時他們的行為：
@Test
public void givenEmptyValue_whenCompare_thenOk() {
User user = null
logger.debug("Using orElse");
User result = Optional.ofNullable(user).orElse(createNewUser());
logger.debug("Using orElseGet");
User result2 = Optional.ofNullable(user).orElseGet(() -> createNewUser());
}
private User createNewUser() {
logger.debug("Creating New User");
return new User("extra@gmail.com", "1234");
}
上面的代碼中，兩種方法都調(diào)用了createNewUser()方法，這個方法會記錄一個消息并返回User對象。
代碼輸出如下：
Using orElse
Creating New User
Using orElseGet
Creating New User
由此可見，當對象為空而返回默認對象時，行為并無差異。
我們接下來看一個類似的示例，但這里Optional 不為空：
@Test
public void givenPresentValue_whenCompare_thenOk() {
User user = new User("john@gmail.com", "1234");
logger.info("Using orElse");
User result = Optional.ofNullable(user).orElse(createNewUser());
logger.info("Using orElseGet");
User result2 = Optional.ofNullable(user).orElseGet(() -> createNewUser());
}
這次的輸出：
Using orElse
Creating New User
Using orElseGet
這個示例中，兩個Optional 對象都包含非空值，兩個方法都會返回對應的非空值。不過，orElse()方法仍然創(chuàng)建了User對象。與之相反，orElseGet()方法不創(chuàng)建User對象。
在執(zhí)行較密集的調(diào)用時，比如調(diào)用Web 服務或數(shù)據(jù)查詢，這個差異會對性能產(chǎn)生重大影響。
2.4、返回異常
除了orElse()和orElseGet()方法，Optional 還定義了orElseThrow()API —— 它會在對象為空的時候拋出異常，而不是返回備選的值：
@Test(expected = IllegalArgumentException.class)
public void whenThrowException_thenOk() {
User result = Optional.ofNullable(user)
.orElseThrow( () -> new IllegalArgumentException());
}
這里，如果user值為 null，會拋出IllegalArgumentException。
這個方法讓我們有更豐富的語義，可以決定拋出什么樣的異常，而不總是拋出NullPointerException。
現(xiàn)在我們已經(jīng)很好地理解了如何使用 Optional，我們來看看其它可以對Optional值進行轉(zhuǎn)換和過濾的方法。
三、轉(zhuǎn)換值
有很多種方法可以轉(zhuǎn)換Optional 的值。我們從map()和flatMap()方法開始。
先來看一個使用map()API 的例子：
@Test
public void whenMap_thenOk() {
User user = new User("anna@gmail.com", "1234");
String email = Optional.ofNullable(user)
.map(u -> u.getEmail()).orElse("default@gmail.com");
assertEquals(email, user.getEmail());
}
map()對值應用(調(diào)用)作為參數(shù)的函數(shù)，然后將返回的值包裝在Optional中。這就使對返回值進行鏈試調(diào)用的操作成為可能 —— 這里的下一環(huán)就是orElse()。
相比這下，flatMap()也需要函數(shù)作為參數(shù)，并對值調(diào)用這個函數(shù)，然后直接返回結(jié)果。
下面的操作中，我們給User類添加了一個方法，用來返回Optional：
public class User {
private String position;
public Optional<String> getPosition() {
return Optional.ofNullable(position);
}
//...
}
既然 getter 方法返回 String 值的Optional，你可以在對User的 Optional對象調(diào)用flatMap()時，用它作為參數(shù)。其返回的值是解除包裝的 String 值：
@Test
public void whenFlatMap_thenOk() {
User user = new User("anna@gmail.com", "1234");
user.setPosition("Developer");
String position = Optional.ofNullable(user)
.flatMap(u -> u.getPosition()).orElse("default");
assertEquals(position, user.getPosition().get());
}
3.1、過濾值
除了轉(zhuǎn)換值之外，Optional 類也提供了按條件“過濾”值的方法。
filter()接受一個Predicate參數(shù)，返回測試結(jié)果為 true 的值。如果測試結(jié)果為 false，會返回一個空的Optional。
來看一個根據(jù)基本的電子郵箱驗證來決定接受或拒絕User(用戶)的示例：
@Test
public void whenFilter_thenOk() {
User user = new User("anna@gmail.com", "1234");
Optional<User> result = Optional.ofNullable(user)
.filter(u -> u.getEmail() != null && u.getEmail().contains("@"));
assertTrue(result.isPresent());
}
如果通過過濾器測試，result對象會包含非空值。
四、Optional類的鏈式方法
為了更充分的使用Optional，你可以鏈接組合其大部分方法，因為它們都返回相同類似的對象。
我們使用Optional 重寫最早介紹的示例。
首先，重構(gòu)類，使其 getter 方法返回Optional引用：
public class User {
private Address address;
public Optional<Address> getAddress() {
return Optional.ofNullable(address);
}
// ...
}
public class Address {
private Country country;
public Optional<Country> getCountry() {
return Optional.ofNullable(country);
}
// ...
}
上面的嵌套結(jié)構(gòu)可以用下面的圖來表示：
現(xiàn)在可以刪除null檢查，替換為Optional的方法：
@Test
public void whenChaining_thenOk() {
User user = new User("anna@gmail.com", "1234");
String result = Optional.ofNullable(user)
.flatMap(u -> u.getAddress())
.flatMap(a -> a.getCountry())
.map(c -> c.getIsocode())
.orElse("default");
assertEquals(result, "default");
}
上面的代碼可以通過方法引用進一步縮減：
String result = Optional.ofNullable(user)
.flatMap(User::getAddress)
.flatMap(Address::getCountry)
.map(Country::getIsocode)
.orElse("default");
結(jié)果現(xiàn)在的代碼看起來比之前采用條件分支的冗長代碼簡潔多了。
五、Java 9 增強
我們介紹了Java 8 的特性，Java 9 為 Optional 類添加了三個方法：or()、ifPresentOrElse()和stream()。
or()方法與orElse()和orElseGet()類似，它們都在對象為空的時候提供了替代情況。or()的返回值是由Supplier參數(shù)產(chǎn)生的另一個Optional對象。
如果對象包含值，則 Lambda 表達式不會執(zhí)行：
@Test
public void whenEmptyOptional_thenGetValueFromOr() {
User result = Optional.ofNullable(user)
.or( () -> Optional.of(new User("default","1234"))).get();
assertEquals(result.getEmail(), "default");
}
上面的示例中，如果user變量是 null，它會返回一個Optional，它所包含的User對象，其電子郵件為 “default”。
ifPresentOrElse()方法需要兩個參數(shù)：一個Consumer和一個Runnable。如果對象包含值，會執(zhí)行Consumer的動作，否則運行Runnable。
如果你想在有值的時候執(zhí)行某個動作，或者只是跟蹤是否定義了某個值，那么這個方法非常有用：
Optional.ofNullable(user).ifPresentOrElse( u -> logger.info("User is:" + u.getEmail()),
() -> logger.info("User not found"));
最后介紹的是新的stream()方法，它通過把實例轉(zhuǎn)換為Stream對象，讓你從廣大的StreamAPI 中受益。如果沒有值，它會得到空的Stream；有值的情況下，Stream則會包含單一值。
我們來看一個把Optional處理成Stream的例子：
@Test
public void whenGetStream_thenOk() {
User user = new User("john@gmail.com", "1234");
List<String> emails = Optional.ofNullable(user)
.stream()
.filter(u -> u.getEmail() != null && u.getEmail().contains("@"))
.map( u -> u.getEmail())
.collect(Collectors.toList());
assertTrue(emails.size() == 1);
assertEquals(emails.get(0), user.getEmail());
}
這里對Stream的使用帶來了其filter()、map()和collect()接口，以獲取List。
六、Optional 應該怎樣用？
在使用Optional的時候需要考慮一些事情，以決定什么時候怎樣使用它。
重要的一點是Optional不是Serializable。因此，它不應該用作類的字段。
如果你需要序列化的對象包含Optional值，Jackson庫支持把Optional當作普通對象。也就是說，Jackson會把空對象看作null，而有值的對象則把其值看作對應域的值。這個功能在jackson-modules-java8項目中。
它在另一種情況下也并不怎么有用，就是在將其類型用作方法或構(gòu)建方法的參數(shù)時。這樣做會讓代碼變得復雜，完全沒有必要：
User user = new User("john@gmail.com", "1234", Optional.empty());
使用重載方法來處理非要的參數(shù)要容易得多。
Optional主要用作返回類型。在獲取到這個類型的實例后，如果它有值，你可以取得這個值，否則可以進行一些替代行為。
Optional類有一個非常有用的用例，就是將其與流或其它返回Optional的方法結(jié)合，以構(gòu)建流暢的API。
我們來看一個示例，使用Stream返回Optional對象的findFirst()方法：
@Test
public void whenEmptyStream_thenReturnDefaultOptional() {
List<User> users = new ArrayList<>();
User user = users.stream().findFirst().orElse(new User("default", "1234"));
assertEquals(user.getEmail(), "default");
}
七、總結(jié)
Optional是 Java 語言的有益補充 —— 它旨在減少代碼中的NullPointerExceptions，雖然還不能完全消除這些異常。
它也是精心設計，自然融入 Java 8 函數(shù)式支持的功能。
總的來說，這個簡單而強大的類有助于創(chuàng)建簡單、可讀性更強、比對應程序錯誤更少的程序。
以上就是詳解JAVA中的OPTIONAL的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于JAVA OPTIONAL的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
相關(guān)文章
這篇文章主要介紹了通過實例解析POJO和JavaBean的區(qū)別,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下2020-07-07
這篇文章主要介紹了java獲取一個文本文件的編碼(格式)信息，文章圍繞主題展開詳細的內(nèi)容介紹，具有一定的參考價值，需要的小伙伴可以參考一下2022-09-09
Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之順序表的實現(xiàn)
線性表（linear?list）是n個具有相同特性的數(shù)據(jù)元素的有限序列。順序表是常見的線性表之一，本文將詳細講講順序表的原理與實現(xiàn)，需要的可以參考一下2022-08-08
這篇文章主要介紹了Spring打包jar包時jsp頁面無法訪問問題解決,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下2020-05-05
java算法之靜態(tài)內(nèi)部類實現(xiàn)雪花算法
這篇文章主要介紹了java算法之靜態(tài)內(nèi)部類實現(xiàn)雪花算法，對算法感興趣的同學，一定要看一下2021-05-05
JAVA Stack是棧。它的特性是：先進后出(FILO, First In Last Out)。2013-11-11
SpringBoot中實現(xiàn)訂單30分鐘自動取消的三種方案分享
在電商和其他涉及到在線支付的應用中,通常需要實現(xiàn)一個功能：如果用戶在生成訂單后的一定時間內(nèi)未完成支付,系統(tǒng)將自動取消該訂單,本文將詳細介紹基于Spring Boot框架實現(xiàn)訂單30分鐘內(nèi)未支付自動取消的幾種方案,并提供實例代碼,需要的朋友可以參考下2023-10-10
Java INPUTSTREAM如何實現(xiàn)重復使用
這篇文章主要介紹了Java INPUTSTREAM如何實現(xiàn)重復使用,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下2020-10-10
Thumbnailator是一個為Java界面更流暢的縮略圖生成庫,從API提供現(xiàn)有的圖像文件和圖像對象的縮略圖中簡化了縮略過程，兩三行代碼就能夠從現(xiàn)有圖片生成縮略圖,使用起來非常方便，需要的朋友可以了解下2012-12-12
Java中List轉(zhuǎn)Map的幾種常見方式與對比
JavaList轉(zhuǎn)Map是一個非常常用的技術(shù),對于Java開發(fā)人員來講,掌握該技術(shù)可以幫助我們更加高效地操作List集合中的對象,這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Java中List轉(zhuǎn)Map的幾種常見方式與對比的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下2024-02-02