Java 里的 Optional 魔法：拿捏空值，yyds！

引言

在 Java 编程的世界里，处理空值一直是一个需要谨慎对待的问题。空指针异常常常让开发者感到头疼，不仅影响程序的稳定性，还可能导致难以排查的错误。而 Java 中的 Optional 类的出现，为我们提供了一种更优雅、更安全的空值处理方式。

在实际的开发中，正确且高效地运用 Optional 类可以显著提升代码的可读性和健壮性。然而，要充分发挥其优势，我们需要深入理解它的使用技巧和最佳实践。在这篇博客中，我将和大家一起深入探讨 Java 中 Optional 类的基本使用方法和常用技巧，帮助您在编程中更加得心应手地处理空值情况，减少潜在的错误，让代码更加优雅和可靠。

快来看看这么有用的Optional类使用技巧，你都"学废"了吗？

初识 Optional - 揭开 Optional 类的神秘面纱

Optional 类是 Java 8 引入的一个用于处理可能为空的值的容器类。它的主要作用是明确地表示一个值可能存在也可能不存在，避免空指针异常的出现。在传统的 Java 编程中，如果一个方法可能返回一个空对象，调用者需要在使用返回值之前进行繁琐的空值检查。而使用 Optional 类，这种空值处理变得更加清晰和直观。

    public class OptionalExample {
        public static void main(String[] args) {
            String name = null;
            Optional<String> optionalName = Optional.ofNullable(name);
        }
    }

与传统空值处理方式的对比

在传统的 Java 编程中，处理空值通常需要开发者手动进行空值检查，如下所示：

    String str = null;
    if (str!= null) {
        // 执行操作
    }

这种方式容易遗漏空值检查，导致空指针异常。而 Optional 类提供了一种更结构化和类型安全的方式来处理空值。例如，使用 Optional 的 isPresent 方法来检查值是否存在：

    Optional<String> optionalStr = Optional.ofNullable("Hello");
    if (optionalStr.isPresent()) {
        System.out.println(optionalStr.get());
    }

这样的方式使得空值处理更加明确和可维护。

Optional 类的创建方法 - 构建魔法钥匙

ofNullable方法

ofNullable 方法用于创建一个可能为空的 Optional 对象。如果传入的参数为 null，则创建的 Optional 对象为空；如果传入的参数不为 null，则将其包装在 Optional 对象中。

String name = null; 
Optional<String> optionalName = Optional.ofNullable(name); 
String address = "杭州市余杭区五常街道"; 
Optional<String> optionalAddress = Optional.ofNullable(address);

of 方法

of 方法用于创建一个包含非 null 值的 Optional 对象。如果传入的参数为 null，则会抛出 NullPointerException 异常。

跟上面类似的代码，在name处理的时候，就会抛出NullPointerException 异常。

String name = null; 
Optional<String> optionalName = Optional.of(name); 

String address = "杭州市余杭区五常街道"; 
Optional<String> optionalAddress = Optional.of(address);

Optional 类的操作方法 - 驾驭 Optional 类的操作秘籍

isPresent 方法判断是否有值

isPresent 方法用于检查 Optional 对象中是否包含值。如果包含值，返回 true；否则返回 false。

Optional<String> optionalValue = Optional.ofNullable("Hello");
if (optionalValue.isPresent()) {
    System.out.println("Value is present");
} else {
    System.out.println("Value is not present");
}

get 方法获取值

get 方法用于获取 Optional 对象中包含的值。但如果 Optional 对象为空，调用 get 方法会抛出 NoSuchElementException 异常。

Optional<String> optionalValue = Optional.ofNullable("Hello");
String value = optionalValue.get();

如果换成下面的情况，get的时候，就会抛出NoSuchElementException 异常了

String name = null;
Optional<String> optionalValue = Optional.ofNullable(name);
String value = optionalValue.get();

orElse 方法提供默认值

orElse 方法用于在 Optional 对象为空时返回一个默认值。

Optional<String> optionalValue = Optional.ofNullable(null);
String defaultValue = optionalValue.orElse("Default Value");

orElseGet 通过函数获取默认值

orElseGet 方法用于在 Optional 对象为空时通过一个 Supplier 函数式接口来获取默认值。

Optional<String> optionalValue = Optional.ofNullable(null);
String defaultValue = optionalValue.orElseGet(() -> "Generated Default Value");

一个重要的区别是：orElse 无论 Optional 对象是否为空都会创建默认值对象，而 orElseGet 只有在 Optional 对象为空时才会调用 Supplier 来获取默认值，在性能上可能更优，特别是当默认值的创建成本较高时。

聊个题外话，这里其实也隐含了一个类似"懒加载"的思想，需要了我再创建，而不是简单粗暴无论怎样我都创建。我们在看很多知名框架源码的时候，会发现有些地方在打日志之前都判断了一下当前日志级别，一开始会觉得比较奇怪，这不是日志框架自动可以处理的吗，后来才慢慢理解，这里是因为打日志的时候，输出对象时可能做了序列化，这个是成本较高的操作，日志框架虽然可以自动处理日志级别是否需要输出，但是实际因为日志界别不够而不输出的情况下，这个高成本的操作也进行了，事先判断一下日志级别，就是想必要时才进行这个高成本的操作，在已经存在orElse方法的前提下，orElseGet 方法的存在，也是为了解决这个问题。

Optional 类在集合操作中的应用 - 与集合的精彩共舞

处理集合元素可能为空的情况

在处理集合时，经常会遇到集合中的元素可能为空的情况。使用 Optional 类可以更优雅地处理这种情况。 例如，假设有一个包含用户对象的列表，其中某些用户的某些属性可能为空。

List<User> users = // 初始化用户列表
users.stream()
    .map(user -> user.getAddress()) // 提取用户的地址，可能为空
    .map(Optional::ofNullable) // 将可能为空的地址转换为 Optional 对象
    .filter(Optional::isPresent) // 过滤出存在值的 Optional 对象
    .map(Optional::get) // 获取存在的值
    .forEach(address -> System.out.println(address)); 

与流操作结合的技巧

Optional 类可以与 Java 8 的流操作很好地结合，提供更灵活和安全的处理方式。 例如，在对集合进行流处理时，可以使用 flatMap 方法处理包含 Optional 对象的流。

ist<Optional<String>> optionalStrings = // 初始化包含 Optional 对象的列表
optionalStrings.stream()
              .flatMap(Optional::stream) 
              .forEach(str -> System.out.println(str)); 

这样可以将多个 Optional 对象中的值提取出来进行统一处理，避免了繁琐的空值检查。

使用总结 - 实战宝典

何时使用 Optional 类

• 当一个方法的返回值可能为空，且空值是一种预期的、合法的情况时，适合使用 Optional 类。
• 如果空值表示一种错误或异常情况，那么直接抛出异常可能更合适，而不是使用 Optional 类。
• 对于简单的数据结构或小型的代码片段，如果空值检查很简单直接，不一定非要使用 Optional 类，以免增加代码的复杂性。

这里请特别注意区分前2点，我们需要区分空值是一种正常的情况，还是异常的情况，如果是异常的情况，我们要直接抛出异常，快速失败，而不是用Optional 类来掩盖这个异常。

常见的误用

• 不要过度使用 Optional 类，导致代码变得过于复杂和难以理解。
• 避免在方法内部将返回值强制包装为 Optional ，仅仅是为了使用而使用。
• 注意在处理 Optional 对象时，合理选择操作方法，如 orElse 和 orElseGet 的使用场景，避免不必要的资源消耗或错误的默认值设置。

特别要说的是，在开发中，有些地方其实直接使用 xxx == null来判空是非常直接的，代码也更加易懂，不赞成在这样的地方也使用Optional 类，反而增加了代码阅读的复杂度。

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