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Java8新特性之空指针异常的克星Optional类

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Java8新特性系列我们已经介绍了Stream、Lambda表达式、DateTime日期时间处理,最后以“NullPointerException” 的克星Optional类的讲解来收尾。

背景

作为开发人员每天与NullPointerException斗智斗勇。每接收到参数或调用方法获得值得判断一下是否为null。稍不留意,空指针异常就像幽灵一样出现了。

这篇文章我们来学习Java8是如何通过Optional类来避免空指针异常的。

先来看一下不使用Optional类时,我们为了防止NullPointerException会怎么处理。

public String getParentName(Person son) {
	if (son != null) {
		Person parent = son.getParent();
		if (parent != null) {
			return parent.getUsername();
		} else {
			return "--";
		}
	}

	return "--";
}

为了防止出现异常,需要不停的判断对象是否为null。但如果业务逻辑比较复杂,会涌现出大量的ifelse。看似逻辑缜密,但易读性却并不高。

为了解决相关问题,在Effective Java中建议若方法返回类型为集合,则通过返回空集合以避免 NullPointerException,真是煞费苦心。

先看一下上面的代码使用Optional之后会变成什么样子。

public String getParentNameWithOptional(Person son) {
	return Optional.ofNullable(son).map(Person::getParent).map(Person::getUsername).orElse("--");
}

对照一下代码,看看神不神奇?!

Optional类简介

java.util.Optional类的引入很好的解决空指针异常,类声明如下:

public final class Optional<T> {}

java.util.Optional类是一个封装了Optional值的容器对象,Optional值可以为null,如果值存在,调用isPresent()方法返回true,调用get()方法可以获取值。

通过源代码会发现,它并没有实现java.io.Serializable接口,因此应避免在类属性中使用,防止意想不到的问题。

除了Optional类之外,还扩展了一些常用类型的Optional对象,比如:OptionalDouble、OptionalInt、OptionalLong。用法基本上相似。

下面通过具体的操作和功能来了解Optional类。

创建Optional对象

创建Optional对象有三种方法:empty()、of()、ofNullable(),均为静态方法。

如果Optional对象没有值则用empty()方法。

Optional empty = Optional.empty();

如果确定Optional对象的值不为null,则可用of()方法。

Optional stringOptional = Optional.of("Hello 公众号:程序新视界");

如果不确定Optional对象的值是否为null,则可用ofNullable()。比如上面,不确定Person对象是不否null,就用了ofNullable()方法。当然,也可以直接给该方法传null。

Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);

此时,通过调用其isPresent方法可以查看该Optional中是否值为null。

boolean bool = ofNullOptional.isPresent();
System.out.println(bool);

此时如果直接调用get方法获取值,则会抛出异常。

ofNullOptional.get();

get获取Optional中的值

通过get方法可获取Optional中的值,但如果值为null,则会抛出异常。

Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);
ofNullOptional.get();

异常信息:

java.util.NoSuchElementException: No value present
    at java.util.Optional.get(Optional.java:135)
...

此时,需要另外一个方法的辅助:isPresent()。该方法可判定Optional中是否有值,如果有则返回true,如果没有则返回false。

Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);
boolean bool = ofNullOptional.isPresent();
if(bool){
	ofNullOptional.get();
}

map获取Optional中的值

对于对象操作,也可以通过map来获取值,最开始简化的例子就是如此。

Optional<Person> sonOptional = Optional.ofNullable(son);
System.out.println(sonOptional.map(Person::getUsername));

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

flatMap获取Optional中的值

如果有值,则返回Optional类型返回值,否则返回空Optional。flatMap与map方法类似。但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。

Optional<Person> sonOptional = Optional.ofNullable(son);
sonOptional.flatMap(OptionalTest::getOptionalPerson);

调用的是当前类OptionalTest的另外一个方法:

public static Optional<Person> getOptionalPerson(Person person){
	return Optional.ofNullable(person);
}

orElse获取Optional中的值

orElse方法,如果有值就返回,否则返回一个给定的值作为默认值;

Optional.empty().orElse("--");

上面这种情况就会返回“–”。

在此,这种操作与三目运算效果一样。

str != null ? str : "--"

orElseGet获取Optional中的值

orElseGet()方法与orElse()方法作用类似,但生成默认值的方式不同。该方法接受一个Supplier<? extends T>函数式接口参数,用于生成默认值;

Optional.empty().orElseGet(() -> {
			String a = "关注";
			String b = "公众号:程序新视界";
			return a   b;
		});

很显然,这里可以处理更多的业务逻辑。

orElseThrow获取Optional中的值

orElseThrow()方法与get()方法类似,当值为null时调用会抛出NullPointerException异常,但该方法可以指定抛出的异常类型。

Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException("请先关注公众号!"));

此时打印异常信息为:

Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException("请先关注公众号!"));

判断并执行操作

ifPresent方法,可对值进行判断然后打印,接收参数为Consumer<? super T>函数式接口。

Optional.of("公众号:程序新视界").ifPresent(System.out::println);

当然,也可以在函数中执行其他复杂操作:

Optional.of("公众号:程序新视界").ifPresent((val)->{
			System.out.println("欢迎关注"   val);
		});

filter()方法过滤

filter()方法可用于判断Optional对象是否满足给定条件,一般用于条件过滤:

Optional.of("公众号:程序新视界").filter((val)->{
	return val.contains("程序新视界");
});
// 简化写法
Optional.of("公众号:程序新视界").filter((val)-> val.contains("程序新视界"));

使用误区

关于使用Optional的误区有以下:

  • 正确的使用创建方法,不确定是否为null时尽量选择ofNullable方法。
  • 避免用在成员变量上(原因上面已经提到);
  • 避免直接调用Optional对象的get和isPresent方法;

最后一条可能难理解,试想一下如果先用isPresent方法获得是否存在,然后决定是否调用get方法和之前的ifelse判断并无二致。

Java8提倡函数式编程,新增的许多API都可以用函数式编程表示,Optional类也是其中之一。

小结

至此,Java8新特性相关的内容便完结了。

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