【Java8新特性】05 使用Optional取代null

Java8 由Oracle在2014年發佈，是繼Java5之後最具革命性的版本。

Java8吸收其他語言的精髓帶來了函數式編程，lambda表達式，Stream流等一系列新特性，學會了這些新特性，可以讓你實現高效編碼優雅編碼。

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【Java8新特性】01 函數式接口和Lambda表達式你真的會了嗎
【Java8新特性】02 函數式接口和Lambda表達式實戰練習：環繞執行模式使行爲參數化
【Java8新特性】03 Stream流式數據處理
【Java8新特性】04 詳解Lambda表達式中Predicate Function Consumer Supplier函數式接口
【Java8新特性】05 使用Optional取代null

1. 不受待見的空指針異常

有個小故事：null引用最早是由英國科學家Tony Hoare提出的，多年後Hoare爲自己的這個想法感到後悔莫及，並認爲這是"價值百萬的重大失誤"。可見空指針是多麼不受待見。

NullPointerException是Java開發中最常遇見的異常，遇到這種異常我們通常的解決方法是在調用的地方加一個if判空。

if判空越多會造成過多的代碼分支，後續代碼維護也就越來越複雜。

2. 糟糕的代碼

比如看下面這個例子，使用過多的if判空。

Person對象裏定義了House對象，House對象裏定義了Address對象：

public class Person {
    private String name;
    private int age;
    private House house;

    public House getHouse() {
        return house;
    }
}

class House {
    private long price;
    private Address address;

    public Address getAddress() {
        return address;
    }
}

class Address {
    private String country;
    private String city;

    public String getCity() {
        return city;
    }
}

現在獲取這個人買房的城市，那麼通常會這樣寫：

public String getCity() {
    String city = new Person().getHouse().getAddress().getCity();
    return city;
}

但是這樣寫容易出現空指針的問題，比如這個人沒有房，House對象爲null。接着你會改造這段代碼，加上很多判斷條件：

public String getCity2(Person person) {
    if (person != null) {
        House house = person.getHouse();
        if (house != null) {
            Address address = house.getAddress();
            if (address != null) {
                String city = address.getCity();
                return city;
            }
        }
    }
    return "unknown";
}

爲了避免空指針異常，每一層都加上判斷，但是這樣會造成代碼嵌套太深，不易維護。

你可能想到如何改造上面的代碼，比如加上提前判空退出：

public String getCity3(Person person) {
    String city = "unknown";
    if (person == null) {
      return city; 
    }

    House house = person.getHouse();
    if (house == null) {
        return city;
    }

    Address address = house.getAddress();
    if (address == null) {
        return city;
    }

    return address.getCity();
}

但是這樣簡單的代碼已經加入了三個退出條件，非常不利於後面代碼維護。那怎樣才能將代碼寫的優雅一點呢，下面引入今天的主角"Optional"。

3. 解決空指針的"銀彈"

從Java8開始引入了一個新類 java.util.Optional，這是一個對象的容器，意味着可能包含或者沒有包含一個非空的值。下面重點看一下Optional的常用方法：

public final class Optional<T> {
    // 通過指定非空值創建Optional對象
    // 如果指定的值爲null，會拋空指針異常
    public static <T> Optional<T> of(T value) {
        return new Optional<>(value);
    }
    
    // 通過指定可能爲空的值創建Optional對象
    public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
        return value == null ? empty() : of(value);
    }

    // 返回值，不存在拋異常
    public T get() {
        if (value == null) {
            throw new NoSuchElementException("No value present");
        }
        return value;
    }
    
    // 如果值存在，根據consumer實現類消費該值
    public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
        if (value != null)
            consumer.accept(value);
    }
    
    // 如果值存在則返回，如果值爲空則返回指定的默認值
    public T orElse(T other) {
        return value != null ? value : other;
    }

    // map flatmap等方法與Stream使用方法類似，這裏不再贅述，讀者可以參考之前的Stream系列。
}

以上就是Optional類常用的方法，使用起來非常簡單。

4. Optional使用入門

（1）創建Optional實例

• 創建空的Optional對象。可以通過靜態工廠方法Optional.Empty() 創建一個空的對象，例如：

Optional<Person> optionalPerson = Optional.Empty();

• 指定非空值創建Optional對象。

Person person = new Person();
Optional<Person> optionalPerson = Optional.of(person);

• 指定可能爲空的值創建Optional對象。

Person person = null; // 可能爲空
Optional<Person> optionalPerson = Optional.of(person);

（2）常用方法

ifPresent

如果值存在，則調用consumer實例消費該值，否則什麼都不執行。舉個栗子：

String str = "hello java8";
// output: hello java8
Optional.ofNullable(str).ifPresent(System.out::println);

String str2 = null;
// output: nothing
Optional.ofNullable(str2).ifPresent(System.out::println);

filter, map, flatMap

在三個方法在前面講Stream的時候已經詳細講解過，讀者可以翻看之前寫的文章，這裏不再贅述。

orElse
如果value爲空，則返回默認值，舉個栗子：

public void test(String city) {
    String defaultCity = Optional.ofNullable(city).orElse("unknown");
}

orElseGet

如果value爲空，則調用Supplier實例返回一個默認值。舉個例子：

public void test2(String city) {
    // 如果city爲空，則調用generateDefaultCity方法
    String defaultCity = Optional.of(city).orElseGet(this::generateDefaultCity);
}

private String generateDefaultCity() {
    return "beijing";
}

orElseThrow

如果value爲空，則拋出自定義異常。舉個栗子：

public void test3(String city) {
    // 如果city爲空，則拋出空指針異常。
    String defaultCity = Optional.of(city).orElseThrow(NullPointerException::new);
}

5. 使用Optional重構代碼

再看一遍重構之前的代碼，使用了三個if使代碼嵌套層次變得很深。

// before refactor
public String getCity2(Person person) {
    if (person != null) {
        House house = person.getHouse();
        if (house != null) {
            Address address = house.getAddress();
            if (address != null) {
                String city = address.getCity();
                return city;
            }
        }
    }
    return "unknown";
}

使用Optional重構

public String getCityUsingOptional(Person person) {
    String city = Optional.ofNullable(person)
            .map(Person::getHouse)
            .map(House::getAddress)
            .map(Address::getCity).orElse("Unknown city");
    return city;
}

只使用了一行代碼就獲取到city值，不用再去不斷的判斷是否爲空，這樣寫代碼是不是很優雅呀。趕緊用Optional重構你的項目吧~

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