【Java 8】用Option代替Null

可怕的 NullPointerException

NPE : NullPointerException

空指針異常是最常見的Java異常之一，拋出NPE錯誤不是用戶操作的錯誤，而是開發人員的錯誤，應該被避免，那麼只能在每個方法中加入非空檢查，閱讀性和維護性都比較差。

以下是一個常見的嵌套對象：一個用戶所擁有的汽車，以及爲這個汽車配備的保險。

public class User {

    private String userName;

    private Car car;

    public String getUserName() {
        return userName;
    }

    public void setUserName(String userName) {
        this.userName = userName;
    }

    public Car getCar() {
        return car;
    }

    public void setCar(Car car) {
        this.car = car;
    }
}

public class Car {

    private String carName;

    private Insurance insurance;

    public String getCarName() {
        return carName;
    }

    public void setCarName(String carName) {
        this.carName = carName;
    }

    public Insurance getInsurance() {
        return insurance;
    }

    public void setInsurance(Insurance insurance) {
        this.insurance = insurance;
    }
}

public class Insurance {

    private String insuranceName;

    public String getInsuranceName() {
        return insuranceName;
    }

    public void setInsuranceName(String insuranceName) {
        this.insuranceName = insuranceName;
    }
}

如果我們此時，需要獲取一個用戶對應的汽車保險名稱，我們可能會寫出來以下的代碼

private String getInsuranceName(User user) {
    return user.getCar().getInsurance().getInsuranceName();
}

顯然上面的程序是存在諸多NullPointerException隱患的，爲了保證程序的健壯性，我們需要儘量避免出現空指針NullPointerException，那麼通常我們會有以下兩種寫法。

深層質疑

private String getInsuranceName(User user) {
        if (user != null) {
            Car car = user.getCar();
            if (car != null) {
                Insurance insurance = car.getInsurance();
                if (insurance != null) {
                    return insurance.getInsuranceName();
                }
            }
        }
        return "not found";
    }

及時退出

    private String getInsuranceName(User user) {
        if (user == null) {
            return "not found";
        }
        Car car = user.getCar();
        if (car == null) {
            return "not found";
        }
        Insurance insurance = car.getInsurance();
        if (insurance == null) {
            return "not found";
        }
        return insurance.getInsuranceName();
    }

爲了避免出現空指針，我們通常會採用以上兩種寫法，但是它們複雜又冗餘，爲了鼓勵程序員寫更乾淨的代碼，代碼設計變得更加的優雅。JAVA8提供了Optional類來優化這種寫法。

Option入門

Java 8中引入了一個新的類java.util.Optional<T>。這是一個封裝Optional值的類。舉例來說，使用新的類意味着，如果你知道一個人可能有也可能沒有車，那麼Person類內部的car變量就不應該聲明爲Car， 遇某人沒有車時把null引用值給它，而是應該如下圖所示直接將其聲明爲Optional<Car>類型。

變量存在時，Optional類只是對類簡單封裝。變量不存在時，缺失的值會被建模成一個“空” 的Optional對象，由方法Optional.empty()返回。它返回Optional類的特定單一實例。

null引用和Optional.empty() 有什麼本質的區別嗎?

從語義上，你可以把它們當作一回事兒，但是實際中它們之間的差別非常大:如果你嘗試直接引用一個null，一定會觸發NullPointerException，不過使用 Optional.empty()就完全沒事兒，它是Optional類的一個有效對象。

使用Optional而不是null的一個非常重要而又實際的語義區別是，第一個例子中，我們在聲明變量時使用的是Optional<Car>類型，而不是Car類型，這句聲明非常清楚地表明瞭這裏發生變量缺失是允許的。與此相反，使用Car這樣的類型，可能將變量賦值爲null，你只能依賴你對業務模型的理解，判斷一個null是否屬於該變量的有效值又或是異常情況。

public class User {

    private String userName;

    private Optional<Car> car;

    public String getUserName() {
        return userName;
    }
    public Optional<Car> getCar() {
        return car;
    }
}
public class Car {
    private String carName;
    private Optional<Insurance> insurance;
    public String getCarName() {
        return carName;
    }
    public Optional<Insurance> getInsurance() {
        return insurance;
    }
}
public class Insurance {
    private String insuranceName;
    public String getInsuranceName() {
        return insuranceName;
    }
}

發現Optional是如何 富你模型的語義了吧。代碼中person引用的是Optional<Car>， 而car引用的是Optional<Insurance>，這種方式非常清晰地表達了你的模型中一個person 可能有也可能沒有car的情形，同樣，car可能進行了保險，也可能沒有保險。

與此同時，我們看到insurance的名稱insuranceName被聲明成String類型，而不是Optional- <String>，這非常清楚地表明聲明爲insurance的類中的名稱字段insuranceName是必須存在的。

使用這種方式， 一旦通過引用insurance獲取insuranceName時發生NullPointerException，你就能非常確定地知道出錯的原因，不再需要爲其添加null的檢查查，因爲null的檢查查只會掩蓋問題，並未真正地修復問題。

insurance必須有個名字，所以，如果你遇到一個insurance沒有名稱，你需要調查你的數據出了什麼問題，而不應該再添加一段代碼，將這個問題隱藏。