使用内置的 null
来表示没有对象,每次使用引用的时候就必须测试一下引用是否为 null
,这显得有点枯燥,而且势必会产生相当乏味的代码。
null
没啥行为,只会产生 NullPointException
。
java.util.Optional
为 null
值提供了一个轻量级代理,Optional
对象可以防止你的代码抛 NullPointException
。
虽然 Optional
是 Java 8 为了支持流式编程才引入的,但其实它是一个通用的工具。实际上,在所有地方都使用 Optional
是没有意义的,有时候检查一下是不是 null
也挺好的,或者有时我们可以合理地假设不会出现 null
,甚至有时候检查 NullPointException
异常也是可以接受的。
Optional
最有用武之地的是在那些“更接近数据”的地方,在问题空间中代表实体的对象上。
举个简单的例子,很多系统中都有 Person
类型,代码中有些情况下你可能没有一个实际的 Person
对象(或者可能有,但是你还没用关于那个人的所有信息)。这时,在传统方法下,你会用到一个 null
引用,并且在使用的时候测试它是不是 null
。而现在,我们可以使用 Optional
:
输出结果:
Smith
Bob Smith
Bob Smith 11 Degree Lane, Frostbite Falls, MN
Person
的设计有时候叫“数据传输对象(DTO,data-transfer object)”。
所有字段都是 public final
,所以无 getter
和 setter
方法。即Person
不可变,只能通过构造器赋值,只能读而不能修改值。
想修改一个 Person
,只能用一个新的 Person
对象来替换它。
empty
字段在对象创建的时候被赋值,用于快速判断这个 Person
对象是不是空对象。
想使用 Person
,就必须使用 Optional
接口才能访问它的 String
字段,就不会意外触发 NPE
。
可将 Person Optional
对象放在每个 Position
上:
class EmptyTitleException extends RuntimeException {
}
class Position {
private String title;
private Person person;
Position(String jobTitle, Person employee) {
setTitle(jobTitle);
setPerson(employee);
}
Position(String jobTitle) {
this(jobTitle, null);
}
public String getTitle() {
return title;
}
public void setTitle(String newTitle) {
// Throws EmptyTitleException if newTitle is null:
title = Optional.ofNullable(newTitle)
.orElseThrow(EmptyTitleException::new);
}
public Person getPerson() {
return person;
}
public void setPerson(Person newPerson) {
// Uses empty Person if newPerson is null:
person = Optional.ofNullable(newPerson)
.orElse(new Person());
}
@Override
public String toString() {
return "Position: " + title +
", Employee: " + person;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(new Position("CEO"));
System.out.println(new Position("Programmer",
new Person("Arthur", "Fonzarelli")));
try {
new Position(null);
} catch (Exception e) {
System.out.println("caught " + e);
}
}
}
输出结果:
Position: CEO, Employee:
Position: Programmer, Employee: Arthur Fonzarelli
caught EmptyTitleException
title
和 person
都是普通字段,修改唯一途径是调用 setTitle()
、setPerson()
,都借助 Optional
对字段限制。
想保证 title
字段不会成 null
,在 setTitle()
检查参数值。但其实还有更好的做法,函数式编程一大优势就是可以让我们重用经过验证的功能,以减少自己手动编写代码可能产生的一些小错误。
ofNullable()
把 newTitle
转换一个 Optional
传null
,ofNullable()
返回Optional.empty()
。
orElseThrow()
如果 newTitle
的值是 null
,会得到异常。
这里我们并没有把 title
保存成 Optional
,但通过应用 Optional
的功能,我们仍对字段加了约束。
在这个方案里边,你仍然可能会得到一个异常。不同的是,错误产生那刻(向 setTitle()
传 null
值时)就抛异常,而不发生在其它时刻。使用 EmptyTitleException
有助于定位 BUG。
Person
字段的限制:如果把值设 null
,程序会自动把将它赋值成一个空的 Person
对象。先前我们也用过类似的方法把字段转换成 Option
,但这里我们是在返回结果的时候使用 orElse(new Person())
插入一个空的 Person
对象替代了 null
。
在 Position
里,没有创建一个表示“空”的标志位或者方法,因为 person
字段的 Person
对象为空,就表示这个 Position
是个空位置。之后,你可能会发现你必须添加一个显式的表示“空位”的方法,但是正如 YAGNI (You Aren’t Going to Need It,你永远不需要它)所言,在初稿时“实现尽最大可能的简单”,直到程序在某些方面要求你为其添加一些额外的特性,而不是假设这是必要的。
虽然使用了 Optional
,可以免受 NullPointerExceptions
,但 Staff
类对此毫不知情。
// typeinfo/Staff.java
import java.util.*;
public class Staff extends ArrayList<Position> {
public void add(String title, Person person) {
add(new Position(title, person));
}
public void add(String... titles) {
for (String title : titles)
add(new Position(title));
}
public Staff(String... titles) {
add(titles);
}
public Boolean positionAvailable(String title) {
for (Position position : this)
if (position.getTitle().equals(title) &&
position.getPerson().empty)
return true;
return false;
}
public void fillPosition(String title, Person hire) {
for (Position position : this)
if (position.getTitle().equals(title) &&
position.getPerson().empty) {
position.setPerson(hire);
return;
}
throw new RuntimeException(
"Position " + title + " not available");
}
public static void main(String[] args) {
Staff staff = new Staff("President", "CTO",
"Marketing Manager", "Product Manager",
"Project Lead", "Software Engineer",
"Software Engineer", "Software Engineer",
"Software Engineer", "Test Engineer",
"Technical Writer");
staff.fillPosition("President",
new Person("Me", "Last", "The Top, Lonely At"));
staff.fillPosition("Project Lead",
new Person("Janet", "Planner", "The Burbs"));
if (staff.positionAvailable("Software Engineer"))
staff.fillPosition("Software Engineer",
new Person(
"Bob", "Coder", "Bright Light City"));
System.out.println(staff);
}
}
输出结果:
[Position: President, Employee: Me Last The Top, Lonely
At, Position: CTO, Employee: , Position:
Marketing Manager, Employee: , Position: Product
Manager, Employee: , Position: Project Lead,
Employee: Janet Planner The Burbs, Position: Software
Engineer, Employee: Bob Coder Bright Light City,
Position: Software Engineer, Employee: ,
Position: Software Engineer, Employee: ,
Position: Software Engineer, Employee: ,
Position: Test Engineer, Employee: , Position:
Technical Writer, Employee: ]
有些地方你可能还是要测试引用是不是 Optional
,这跟检查是否为 null
没什么不同。但是在其它地方(例如本例中的 toString()
转换),你就不必执行额外的测试了,而可以直接假设所有对象都是有效的。
有时使用标记接口表示空值更方便,把它的名字当做标签来用即可
用接口取代具体类,即可使用 DynamicProxy
自动创建 Null
对象。
假设有一个 Robot
接口
Operation
包含一个描述和一个命令(这用到了命令模式)。
定义成函数式接口的引用,所以可以把 lambda 表达式或者方法的引用传给 Operation
的构造器:
现在我们可以创建一个扫雪 Robot
:
假设许多不同类型的 Robot
,想让每种 Robot
都创建一个 Null
对象来执行一些特殊的操作
本例中,提供 Null
对象所代表 Robot
的确切类型信息。这些信息是通过动态代理捕获的:
如果你需要一个空 Robot
对象,只需调用 newNullRobot()
,并传递需要代理的 Robot
类型。这个代理满足了 Robot
和 Null
接口的需要,并提供了它所代理的类型的确切名字。