一位智者說過，沒有處理過空指針異常就不算一個真正的 Java 程序員。這當然是開玩笑，但是空指針異常確實是很多程序出錯的源頭。
於是，在 Java 8 引入了 java.util.Optional，Optional 用來代表一種 可能有可能沒有 的數據，可以用來緩解空指針異常的問題。
簡單地說，Optional 用來避免這種代碼：
String version = "UNKNOWN";
if(computer != null){
Soundcard soundcard = computer.getSoundcard();
if(soundcard != null){
USB usb = soundcard.getUSB();
if(usb != null){
version = usb.getVersion();
}
}
}如果用 Optional 表示呢？大概是這樣：
String version = computer.flatMap(Computer::getSoundcard)
.flatMap(Soundcard::getUSB)
.map(USB::getVersion)
.orElse("UNKNOWN");實際上，Optional 即函數式編程中的 Maybe。
以下示例在 OptionalTest.java 中。
創建
創建 Optional 有三種方式，分別是 empty、 of 和 ofNullable。
empty
empty 用來創建一個空的 Optional
@Test
public void create_optional_with_empty() {
Optional<String> empty = Optional.empty();
assertFalse(empty.isPresent());
}of
of 用來創建一個非空的 Optional：
@Test
public void create_optional_with_of() {
Optional<String> java = Optional.of("Java");
assertTrue(java.isPresent());
}但是參數不能爲 null，否則會拋空指針異常：
@Test(expected = NullPointerException.class)
public void create_optional_with_of_with_null() {
Optional.of(null);
}ofNullable
ofNullable 用來創建一個可能爲空的 Optional：
@Test
public void create_optional_with_ofNullable() {
Optional<String> java = Optional.ofNullable("Java");
assertTrue(java.isPresent());
Optional<Object> o = Optional.ofNullable(null);
assertFalse(o.isPresent());
}檢測值是否存在
可以使用 isPresent 和 isEmpty 判斷 Optional 的值是否爲空。
isPresent
如果 Optional 中值非 null，則返回 true，否則返回 false。
@Test
public void check_optional_with_isPresent() {
Optional<String> java = Optional.ofNullable("java");
Optional<Object> aNull = Optional.ofNullable(null);
assertTrue(java.isPresent());
assertFalse(aNull.isPresent());
}isEmpty
Java 11 開始可以使用 isEmpty。
isEmpty 與 isPresent 相反，如果爲 null 返回 true。
@Test
public void check_optional_with_isEmpty() {
Optional<String> java = Optional.ofNullable("java");
Optional<Object> aNull = Optional.ofNullable(null);
assertFalse(java.isEmpty());
assertTrue(aNull.isEmpty());
}條件動作
關於條件的動作有 ifPresent、orElse、orElseGet、orElseThrow、or、ifPresentOrElse，它們執行與否取決於 Optional 的值是否爲 null。
爲了避免空指針異常，我們會經常寫下面的代碼：
if (name != null){
System.out.println(name.length);
}Optional 使用一種函數式的方式來替代上面的寫法。
ifPresent
ifPresent 接受一個 Consumer，在 Optional 值非 null 時調用，並接受 Optional 的值。
@Test
public void condition_action_ifPresent() {
Optional<String> java = Optional.ofNullable("java");
java.ifPresent((value) -> System.out.println("ifPresent accept " + value));
Optional<Object> aNull = Optional.ofNullable(null);
aNull.ifPresent(value -> System.out.println("this will never execute"));
}orElse
orElse 在 Optional 值爲 null 時觸發，它接受一個參數，作爲 Optional 的默認值。
@Test
public void condition_action_orElse() {
assertTrue(Optional.ofNullable("java").orElse("javascript").equals("java"));
assertTrue(Optional.ofNullable(null).orElse("java").equals("java"));
}orElseGet
orElseGet 與 orElse 類似，但 orElseGet 接受的是一個 Supplier，Supplier 返回的值作爲 Optional 的默認值。
@Test
public void condition_action_orElseGet() {
assertTrue(Optional.ofNullable("java").orElseGet(() -> "javascript").equals("java"));
assertTrue(Optional.ofNullable(null).orElseGet(() -> "java").equals("java"));
}orElse 和 orElseGet 的區別
orElse 和 orElseGet 的函數簽名是不一樣的，但如果想使用同樣的函數的返回值來作爲 Optional 的默認值，我們很可能會這麼幹：
public String getDefaultName() {
System.out.println("You got a default name");
return "default";
}
@Test
public void difference_between_orElse_and_orElseGet() {
Optional<String> java = Optional.of("java");
System.out.println("orElse:");
assertEquals("java", java.orElse(getDefaultName()));
System.out.println("orElseGet:");
assertEquals("java", java.orElseGet(this::getDefaultName));
}若 java 是 null，則 orElse 和 orElseGet 沒有什麼不同，getDefaultName 方法都會執行並將返回值作爲 Optional 的默認值。
當在上面的例子中，java 非 null，這時 orElse 的 getDefaultName 還是會執行，但 orElseGet 不會。輸出：
orElse:
You got a default name
orElseGet:當 getDefaultName 中有副作用或耗時操作時需要注意。
orElseThrow
orElseThrow 與 orElse 一樣也在當 Optional 值爲 null 時觸發，但與之不同的是會拋出指定的異常：
@Test(expected = IllegalArgumentException.class)
public void condition_action_orElseThrow() {
Optional.ofNullable(null).orElseThrow(IllegalArgumentException::new);
}or
or 是 Java 9 中新增方法。與 orElseGet 很相似，or 也接受一個 Supplier，但 or 返回的是一個新的 Optional。
@Test
public void condition_or_optional() {
Optional<String> java = Optional.of("java")
.or(() -> Optional.of("javascript"));
Optional<Object> java1 = Optional.empty()
.or(() -> Optional.of("java"));
assertEquals("java", java.get());
assertEquals("java", java1.get());
}ifPresentOrElse
ifPresentOrElse 是 Java 9 中新增的方法。ifPresent 就如同命令式編程中的 if-else，它接受兩個參數，第一個爲 Consumer，在 Optional 有值時調用，第二個爲 Runnable，在無值時調用：
@Test
public void condition_ifPresentOrElse() {
// value is java
Optional.of("java")
.ifPresentOrElse(value -> System.out.println("value is " + value), () -> System.out.println("ooops"));
// ooops
Optional.empty()
.ifPresentOrElse(value -> System.out.println("value is " + value), () -> System.out.println("ooops"));
}獲取值
Optional 提供了一個 get 方法獲取值，但 get 方法只能在 Optional 有值時使用，否則會拋出 NoSuchElementException 異常：
@Test
public void get_optional_with_of() {
Optional<String> java = Optional.of("Java");
assertEquals("java", java.get());
}
@Test(expected = NoSuchElementException.class)
public void get_optional_with_of_with_null() {
Optional.empty().get();
}驗證值
filter 方法用來驗證 Optional 的值是否符合條件，它接受一個 Predicate 作爲參數。如果 Optional 的值爲 null 或 Predicate 判斷不通過，則返回 empty；否則返回該 Optional。
@Test
public void test_optional_by_filter() {
Integer nullYear = null;
Optional<Integer> integer = Optional.ofNullable(nullYear)
.filter(value -> value == 2018);
assertEquals(Optional.empty(), integer);
Integer year = 2019;
Optional<Integer> integer1 = Optional.ofNullable(year)
.filter(value -> value == 2018);
assertEquals(Optional.empty(), integer1);
Optional<Integer> integer2 = Optional.ofNullable(year)
.filter(value -> value == 2019);
assertEquals("Optional[2019]", integer2.toString());
}filter 相對傳統 if 而言省去了很多樣板代碼，如：
public boolean priceIsInRange1(Modem modem) {
boolean isInRange = false;
if (modem != null && modem.getPrice() != null
&& (modem.getPrice() >= 10
&& modem.getPrice() <= 15)) {
isInRange = true;
}
return isInRange;
}使用 Optional 實現同樣的方法：
public boolean priceIsInRange2(Modem modem2) {
return Optional.ofNullable(modem2)
.map(Modem::getPrice)
.filter(p -> p >= 10)
.filter(p -> p <= 15)
.isPresent();
}處理值
處理值的方式有 map 和 flatMap。
map
使用 map 可以對 Optional 中的值進行處理並返回。
@Test
public void map_optional() {
Optional<String> java = Optional.of("java");
String result = java.map(String::toUpperCase).orElse("");
assertEquals("JAVA", result);
}flatMap
flatMap 與 map 的區別在於 map 處理值後會包裝返回值，而 flatMap 不包裝。
public class Person {
private String name;
public Person(String name) {
this.name = name;
}
public Optional<String> getName() {
return Optional.ofNullable(name);
}
}
@Test
public void flatMap_optional() {
Person person = new Person("john");
Optional<Person> personOptional = Optional.of(person);
String byMap = personOptional.map(Person::getName)
// 需要手動打開包裝
.orElse(Optional.empty())
.orElse("");
String byFlatMap = personOptional.flatMap(Person::getName)
.orElse("");
assertEquals("john", byMap);
assertEquals("john", byFlatMap);
}流操作
在 Java 9 中，新增了 stream 方法，可以對 Optional 創建 stream，然後可以使用 stream 上的所有方法。
如果 Optional 爲 empty，則創建一個 empty 的 stream。
@Test
public void treat_optional_as_stream() {
List<String> collect = Optional.of("java")
.stream()
.map(value -> value.concat("script"))
.collect(Collectors.toList());
assertArrayEquals(new String[]{"javascript"}, collect.toArray());
// empty optional
Optional<String> value = Optional.empty();
List<String> emptyStream = value.stream()
.map(String::toUpperCase)
.collect(Collectors.toList());
assertEquals(0, emptyStream.size());
}所以使用 stram 也可以篩出非 null 的 Optional 的值：
@Test
public void filter_empty_by_stream() {
List<Optional<String>> languages = List.of(Optional.of("java"), Optional.empty(), Optional.empty(), Optional.of("javascript"));
List<String> collect = languages.stream()
.flatMap(Optional::stream)
.collect(Collectors.toList());
assertArrayEquals(new String[]{"java", "javascript"}, collect.toArray());
}