Java Optional 用法

1965年，英国一位名为Tony Hoare的计算机科学家在设计ALGOL W语言时提出了null引用的想法。ALGOL W是第一批在堆上分配记录的类型语言之一。Hoare选择null引用这种方式，“只是因为这种方法实现起来非常容易”。虽然他的设计初衷就是要“通过编译器的自动检测机制，确保所有使用引用的地方都是绝对安全的”，他还是决定为null引用开个绿灯，因为他认为这是为“不存在的值”建模最容易的方式。很多年后，他开始为自己曾经做过这样的决定而后悔不迭，把它称为“我价值百万的重大失误”。我们已经看到它带来的后果——程序员对对象的字段进行检查，判断它的值是否为期望的格式，最终却发现我们查看的并不是一个对象，而是一个空指针，它会立即抛出一个让人厌烦的NullPointerException异常。

如何避免空指针异常

假设你需要处理下面这样的嵌套对象，这是一个拥有汽车及汽车保险的客户。

import java.util.*;


public class Person {
    private Car car;
    public Car getCar() {
        return car;
    }
}


import java.util.*;
public class Car {
    private Insurance insurance;
    public Insurance getInsurance() {
        return insurance;
    }
}


public class Insurance {
    private String name;
    public String getName() {
        return name;
    }
}

那么，下面这段代码存在怎样的问题呢？

public String getCarInsuranceName(Person person){
  return person.getCar().getInsurance().getName();
}

很显然，如果person引用的car的值是null,则会导致运行时出现一个NullPointerException。

• 采用防御式检查减少NullPointerException

  
  

//深层质疑
public String getCarInsuranceName(Person person){
  if(person != null){
     Car car = person.getCar();
     if(car != null){
       Insurance insurance = car.getInsurance();
       if(insurance !=null){
         return insurance.getName();
       }
     }
  }
  return "Unknown";
}
 
 //过多的退出语句
 public String getCarInsuranceName(Person person){
   if(person == null){
       return "Unknown";
   }
   Car car = person.getCar();
   if(car == null){
      return "Unknown";
   }
   Insurance insurance = car.getInsurance();
   if(insurance == null){
      return "Unknown"; 
   }
   return insurance.getName(); 
}

Optional类入门

Java 8中引入了一个新的类java.util.Optional<T>。这是一个封装Optional值的类。

//使用Optional重新定义Person/Car/Insurance的数据模型
import java.util.*;
public class Person {
    private Optional<Car> car;
    public Optional<Car> getCar() {
        return car;
    }
 }
 import java.util.*;
 public class Car {
    private Optional<Insurance> insurance;
    public Optional<Insurance> getInsurance() {
        return insurance;
    }
 }
 
 public class Insurance {
    private String name;
    public String getName() {
        return name;
    }
 }

应用Optional

• 声明一个空的Optional

Optional<Car> optCar = Optional.empty();

• 依据一个非空值创建Optional

Optional<Car> optCar = Optional.of(car);

• 可接受null的Optional

//如果car是null，那么得到的Optional对象就是个空对象。
Optional<Car> optCar = Optional.ofNullable(car);

• 使用map从Optional对象中提取和转换值

String name = null;
if(insurance != null){
  name = insurance.getName();
}
Optional<Insurance> optInsurance = Optional.ofNullable(insurance);
Optionnal<String> name = optInsurance.map(Insurance::getName);ap(Insurance::getName);

public String getCarInsuranceName(Optional<Person> person){
  return person.flatMap(Person::getCar)
               .flatMap(Car::getInsurance)
               .map(Insurance::getName)
               .orElse("Unknown");
}

默认行为及解引用Optional对象

Optional类提供了多种方法读取Optional实例中的变量值。

• get()是这些方法中最简单但又最不安全的方法。如果变量存在，它直接返回封装的变量值，否则就抛出一个NoSuchElementException异常。所以，除非你非常确定Optional变量一定包含值，否则使用这个方法是个相当糟糕的主意。此外，这种方式即便相对于嵌套式的null检查，也并未体现出多大的改进。

• orElse(T other)是我们在代码清单10-5中使用的方法，正如之前提到的，它允许你在Optional对象不包含值时提供一个默认值。

• orElseGet(Supplier<? extends T> other)是orElse方法的延迟调用版，Supplier方法只有在Optional对象不含值时才执行调用。如果创建默认值是件耗时费力的工作，你应该考虑采用这种方式（借此提升程序的性能），或者你需要非常确定某个方法仅在Optional为空时才进行调用，也可以考虑该方式（这种情况有严格的限制条件）。

• orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)和get方法非常类似，它们遭遇Optional对象为空时都会抛出一个异常，但是使用orElseThrow你可以定制希望抛出的异常类型。

• ifPresent(Consumer<? super T>)让你能在变量值存在时执行一个作为参数传入的方法，否则就不进行任何操作。

两个Optional对象的组合

public Insurance findCheapestInsurance(Person person, Car car){
  //
  //返回最便宜的保险公司
  return cheapestCompany;
 }
  
  public Optional<Insurance> nullSafeFindCheapestInsurance(Optional<Person> person, 
                                                         Optional<Car> car){
  if(person.isPresent() && car.isPresent()){
    return Optional.of(findCheapestInsurance(person.get(),car.get());
  }else{
    return Optional.empty();
  }
}
  //以不解包的方式组合两个Optional对象
public Optional<Insurance> nullSafeFindCheapestInsurance(Optional<Person> person, 
                                                         Optional<Car> car){
  return person.flatMap(p-> car.map(c->findCheapestInsurance(p,c)));
}

使用filter剔除特定的值

Insurance insurance = ...;
if(insurance != null && "sss".equals(insurance.getName()){
  System.out.println("ok");
}


//Optional对象的filter方法重构
Optional<Insurance> optInsurance= ...;
optInsurance.filter(insurance -> "sss".equals(insurance.getName()))
            .ifPresent(x-> System.out.println("ok"));