一起來學Java8（六）——Optional

Optional類是Java8新增的一個類，其作用可以有效避免空指針異常。

Optional類的代碼比較簡單，很容易就能看懂，其實質就是一個輔助類，把需要處理的對象做了一層包裝，然後再使用Optional中的方法時，可以有效得判斷處理對象是否爲空，從而做出正確判斷。

接下來我們看下如何使用Optional。

創建Optional

創建Optional有3種方式：

Optional.empty() 返回一個空的Optional
Optional.of(不爲null的對象)
Optional.ofNullable(可以爲null的對象)

如果能夠確保入參一定不爲null，可以用Optional.of，因爲在Optional.of內部會判斷是否爲null，如果是null則拋出異常。

如果不太確定入參是否爲null，可以用Optional.ofNullable。

對象創建好了，接下來看看如何使用。

isPresent和ifPresent

isPresent()方法判斷處理對象是否爲null，不爲null返回true，源碼如下：

public boolean isPresent() {
    return value != null;
}

ifPresent方法有一個入參ifPresent(Consumer<? super T> consumer)，它的意思是如果對象不爲null，則運行consumer進行處理，有點類似回調函數。

String s = "hello";		
Optional<String> optional = Optional.of(s);
if(optional.isPresent()) {
	System.out.println("the value is " + optional.get());
}

同樣可以寫成：

optional.ifPresent((val) -> {
	System.out.println("the value is " + val);
});

filter

filter是對處理對象進行判斷，如果判斷爲true，則返回當前Optional，如果爲false則返回一個空的Optional對象，其源碼如下：

public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) {
    Objects.requireNonNull(predicate);
    if (!isPresent())
        return this;
    else
        return predicate.test(value) ? this : empty();
}

filter方法有個參數：Predicate，這是一個函數式接口，因此我們可以使用Lambda表達式來處理。

String s = "hello";		
Optional<String> optional = Optional.of(s);

boolean exist = optional
	.filter(val -> "hello1".equals(val))
	.isPresent();
System.out.println(exist); // false

map和flatMap

map方法的作用可以簡單理解成從處理對象中取出其它對象，然後返回一個新的Optional。如下代碼所示：

public class OptionalMapTest {
	static class Goods {
		private String goodsName;
		private Company company;

	    ...getter setter
	}

	static class Company {
		private String companyName;

		...getter setter
	}

	public static void main(String[] args) {
		Company company = new Company();
		company.setCompanyName("Apple");
		Goods goods = new Goods();
		goods.setGoodsName("iphoneX");
		goods.setCompany(company);
		
		Optional<Goods> optional = Optional.of(goods);
		String companyName = optional
				// 從goods中取出Company，返回一個新的Optional<Company>
				.map(goodsObj -> goodsObj.getCompany())
				// 從company中取出companyName，返回一個新的Optional<String>
				.map(companyObj -> companyObj.getCompanyName())
				// 得到companyName
				.get();
		System.out.println(companyName);
	}
	
}

什麼情況下該使用flatMap呢，我們把Goods中的的Company對象改成Optional<Company>。

static class Goods {
	private String goodsName;
	private Optional<Company> company;

	...getter setter
}

此時下面這段代碼會編譯報錯

String companyName = optional
	// 從goods中取出Company，返回一個新的Optional<Company>
	.map(goodsObj -> goodsObj.getCompany()) // !!這裏會報錯
	// 從company中取出companyName，返回一個新的Optional<String>
	.map(companyObj -> companyObj.getCompanyName())
	// 得到companyName
	.get();

主要是這行代碼optional.map(goodsObj -> goodsObj.getCompany())。因爲此時返回的是一個Optional<Optional<Company>>對象。

而我們需要的是Optional<Company>對象，這個時候就應該用到flatMap了，只要把optional.map(goodsObj -> goodsObj.getCompany())改成optional.flatMap(goodsObj -> goodsObj.getCompany())即可。

String companyName = optional
	// 從goods中取出Company，返回一個新的Optional<Company>
	.flatMap(goodsObj -> goodsObj.getCompany())
	// 從company中取出companyName，返回一個新的Optional<String>
	.map(companyObj -> companyObj.getCompanyName())
	// 得到companyName
	.get();

簡單的理解就是：

optional.map() 會把返回的結果再次放到一個Optional中
optional.flatMap() 不會把結果放入放到Optional中，把這個操作交給開發者來處理，讓開發者自己返回一個Optional

get,orElse,orElseGet,orElseThrow

get():返回被處理的值，如果值爲空，則拋出異常

String s = null;
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(s);
System.out.println(optional.get()); // 拋出java.util.NoSuchElementException: No value present

針對這種情況，有幾種處理方式

方式1：使用isPresent()

String s = null;
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(s);
if (optional.isPresent()) {
    System.out.println(optional.get());
} else {
    System.out.println("默認值");
}

方式2：使用orElse(默認值)

String s = null;
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(s);
System.out.println(optional.orElse("默認值"));

orElse(默認值)的意思是如果Optional中的值爲null，則返回給定的默認值。

方式3：使用orElseGet(Supplier)

String s = null;
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(s);
System.out.println(optional.orElseGet(() -> "默認值"));

orElse(Supplier)的意思是如果Optional中的值爲null，則執行指定的Supplier接口，由於Supplier是個函數式接口，因此可以使用Lambda表達式代替。

由此看來，方式2和方式3的處理是比較優雅的。

方式2和方式3的區別在於，方式3可以延遲返回，只有值爲null的情況下才會觸發() -> "默認值"，從而避免生成無用對象，方式2不管如何都生成了"默認值"這個字符串對象。下面的例子可以說明：

String s = "1";
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(s);
System.out.println(optional.orElse(getDefault()));

private String getDefault() {
    System.out.println("生成了字符串對象");
    return "1";
}

打印：

生成了字符串對象
1

即使Optional中的值不爲null，但還是執行了getDefault()，這完全沒必要，再來看下使用orElseGet

String s = "1";
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(s);
System.out.println(optional.orElseGet(() -> getDefault()));

private String getDefault() {
    System.out.println("生成了字符串對象");
    return "1";
}

打印：1

接着再看下orElseThrow，如果值爲null，則直接拋出異常

String s = null;
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(s);
System.out.println(optional.orElseThrow(() -> new NullPointerException("不能爲空")));

Optional實戰

{
    "user": {
        "age": 20,
        "name": "Jim",
        "address": {
            "province": "浙江省",
            "postcode": "111111"
        }
    }
}

假設有這樣一個json字符串，現在要獲取postcode信息。如果不用Optional的話，要寫各種if…else語句，還要判斷字段是否存在。

String postcode = "unknown";
JSONObject user = jsonObj.getJSONObject("user");
if (user != null) {
    JSONObject address = user.getJSONObject("address");
    if (address != null) {
        String code = address.getString("postcode");
        if (postcode != null) {
            postcode = code;
        }
    }
}
System.out.println(postcode);

但是用Optional可以這樣寫：

JSONObject jsonObj = JSON.parseObject(json);

String postcode = Optional.ofNullable(jsonObj)
        .flatMap(jsonObject -> Optional.ofNullable(jsonObject.getJSONObject("user")))
        .flatMap(jsonObject -> Optional.ofNullable(jsonObject.getJSONObject("address")))
        .flatMap(jsonObject -> Optional.ofNullable(jsonObject.getString("postcode")))
        .orElse("unknown");

System.out.println(postcode);

注意，這裏要使用flatMap，由開發者手動返回一個Optional對象，如果使用map的話則返回Optional<Optional<JSONObject>>。

最後一句.orElse(“unknown”)表示如果一路走下來沒有找到值，則返回一個默認值。

Optional的優勢是處理嵌套數據結構，如這裏的json數據。假如這段json數據結構不是完整的，postcode字段不存在，或者整個address字段都不存在，在無法保證嵌套數據中的值是否存在的情況下，使用Optional是個不錯的選擇。它都能確保有個正確的返回值。

小節

本篇主要介紹了Optional類的用法，同時演示瞭如何使用Optional處理嵌套數據。

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一起來學Java8（六）——Optional

創建Optional

isPresent和ifPresent

filter

map和flatMap

get,orElse,orElseGet,orElseThrow

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