使用Java8中的Optional类来消除代码中的null检查
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2020-08-20 17:23
作者：一书生VOID
lw900925.github.io/java/java8-optional.html
Optional类是Java 8新增的一个类，用以解决程序中常见的NullPointerException异常问题。本篇文章将详细介绍Optional类，以及如何用它消除代码中的null检查。
避免使用null检查
作为Java开发人员，几乎所有人都遇到过NullPointerException异常，大多数人遇到NullPointerException异常时都会在异常出现的地方加上if代码块来判断值不为空，比如下面的代码：
public void bindUserToRole(User user) {
if (user != null) {
String roleId = user.getRoleId();
if (roleId != null) {
Role role = roleDao.findOne(roleId);
if (role != null) {
role.setUserId(user.getUserId());
roleDao.save(role);
}
}
}
}
这是比较普遍的做法，为了避免出现NullPointerException异常，手动对可能为null值进行了处理，不过代码看起来非常糟糕，业务逻辑被淹没在if逻辑判断中，也许下面的代码看起来可读性稍好一些：
public String bindUserToRole(User user) {
if (user == null) {
return;
}
String roleId = user.getRoleId();
if (roleId == null) {
return;
}
Role = roleDao.findOne(roleId);
if (role != null) {
role.setUserId(user.getUserId());
roleDao.save(role);
}
}
上面的代码避免了深层的if语句嵌套，但本质上是一样的，方法内有三个不同的返回点，出错后调试也不容易，因为你不知道是那个值导致了NullPointerException异常。
基于上面的原因，Java 8中引入了一个新的类Optional，用以避免使用null值引发的种种问题。扩展：如何更优雅的处理空值？
Optional类
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。
创建Optional对象
Optional类提供类三个方法用于实例化一个Optional对象，它们分别为empty()、of()、ofNullable()，这三个方法都是静态方法，可以直接调用。
empty()方法用于创建一个没有值的Optional对象：
Optional emptyOpt = Optional.empty();
empty()方法创建的对象没有值，如果对emptyOpt变量调用isPresent()方法会返回false，调用get()方法抛出NullPointerException异常。
of()方法使用一个非空的值创建Optional对象：
String str = "Hello World";
Optional notNullOpt = Optional.of(str);
ofNullable()方法接收一个可以为null的值：
Optional nullableOpt = Optional.ofNullable(str);
如果str的值为null，得到的nullableOpt是一个没有值的Optional对象。
提取Optional对象中的值
如果我们要获取User对象中的roleId属性值，常见的方式是直接获取：
String roleId = null;
if (user != null) {
roleId = user.getRoleId();
}
使用Optional中提供的map()方法可以以更简单的方式实现：
Optional userOpt = Optional.ofNullable(user);
Optional roleIdOpt = userOpt.map(User::getRoleId);
使用orElse()方法获取值
Optional类还包含其他方法用于获取值，这些方法分别为：
orElse()：如果有值就返回，否则返回一个给定的值作为默认值； orElseGet()：与orElse()方法作用类似，区别在于生成默认值的方式不同。该方法接受一个Supplier函数式接口参数，用于生成默认值； orElseThrow()：与前面介绍的get()方法类似，当值为null时调用这两个方法都会抛出NullPointerException异常，区别在于该方法可以指定抛出的异常类型。
下面来看看这三个方法的具体用法：
String str = "Hello World";
Optional strOpt = Optional.of(str);
String orElseResult = strOpt.orElse("Hello Shanghai");
String orElseGet = strOpt.orElseGet(() -> "Hello Shanghai");
String orElseThrow = strOpt.orElseThrow(
() -> new IllegalArgumentException("Argument 'str' cannot be null or blank."));
此外，Optional类还提供了一个ifPresent()方法，该方法接收一个Consumer函数式接口，一般用于将信息打印到控制台：
Optional strOpt = Optional.of("Hello World");
strOpt.ifPresent(System.out::println);
使用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 optional = Optional.of("lw900925@163.com");
optional = optional.filter(str -> str.contains("164"));
在上面的代码中，如果filter()方法中的Lambda表达式成立，filter()方法会返回当前Optional对象值，否则，返回一个值为空的Optional对象。Java知音公众号内回复“后端面试”，送你一份Java面试题宝典。
如何正确使用Optional
通过上面的例子可以看出，Optional类可以优雅的避免NullPointerException带来的各种问题，不过，你是否真正掌握了Optional的用法？
假设你试图使用Optional来避免可能出现的NullPointerException异常，编写了如下代码：
Optional userOpt = Optional.ofNullable(user);
if (userOpt.isPresent()) {
User user = userOpt.get();
// do something...
} else {
// do something...
}
坦白说，上面的代码与我们之前的使用if语句判断空值没有任何区别，没有起到Optional的正真作用：
if (user != null) {
// do something...
} else {
// do something...
}
当我们从之前版本切换到Java 8的时候，不应该还按照之前的思维方式处理null值，Java 8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。这里有几条关于Optional使用的建议：
尽量避免在程序中直接调用Optional对象的get()和isPresent()方法； 避免使用Optional类型声明实体类的属性；
第一条建议中直接调用get()方法是很危险的做法，如果Optional的值为空，那么毫无疑问会抛出NullPointerException异常，而为了调用get()方法而使用isPresent()方法作为空值检查，这种做法与传统的用if语句块做空值检查没有任何区别。
第二条建议避免使用Optional作为实体类的属性，它在设计的时候就没有考虑过用来作为类的属性，如果你查看Optional的源代码，你会发现它没有实现java.io.Serializable接口，这在某些情况下是很重要的（比如你的项目中使用了某些序列化框架），使用了Optional作为实体类的属性，意味着他们不能被序列化。
下面我们通过一些例子讲解Optional的正确用法：
正确创建Optional对象
上面提到创建Optional对象有三个方法，empty()方法比较简单，没什么特别要说明的。主要是of()和ofNullable()方法。当你很确定一个对象不可能为null的时候，应该使用of()方法，否则，尽可能使用ofNullable()方法，比如：
public static void method(Role role) {
// 当Optional的值通过常量获得或者通过关键字new初始化，可以直接使用of()方法
Optional strOpt = Optional.of("Hello World");
Optional userOpt = Optional.of(new User());
// 方法参数中role值不确定是否为null，使用ofNullable()方法创建
Optional roleOpt = Optional.ofNullable(role);
}
orElse()方法的使用
return str != null ? str : "Hello World"
上面的代码表示判断字符串str是否为空，不为空就返回，否则，返回一个常量。使用Optional类可以表示为：
return strOpt.orElse("Hello World")
简化if-else
User user = ...
if (user != null) {
String userName = user.getUserName();
if (userName != null) {
return userName.toUpperCase();
} else {
return null;
}
} else {
return null;
}
上面的代码可以简化成：
User user = ...
Optional userOpt = Optional.ofNullable(user);
return userOpt.map(User::getUserName)
.map(String::toUpperCase)
.orElse(null);
总结一下，新的Optional类让我们可以以函数式编程的方式处理null值，抛弃了Java 8之前需要嵌套大量if-else代码块，使代码可读性有了很大的提高。
