Java8 新特性 —— Optional API 详解

本文涉及到的知识点有Lambda表达式，函数式接口以及Stream API，有不了解的小伙伴可以先学习前两篇文章：
Java8 新特性 ------ Lambda 表达式、函数接口以及方法引用详解
 Java8 新特性 ------ Stream API 详解

前言

Optional类是Java8新引进的一个主要用于解决的问题是空指针异常（NullPointerException）的一个类。

本质上，这是一个包含有可选值的包装类，这意味着 Optional 类既可以含有对象也可以为空。

Optional 是 Java 实现函数式编程的强劲一步，并且帮助在范式中实现。但是 Optional 的意义显然不止于此。

在以往的开发过程中，要想排除空指针问题，就得用到大量的if...else...判断。举个例子，有一个班级，班级有若干名学生：

java 复制代码

class Clazz{
    private List<Student> students;
}

class Student {
    private String id;
    private String name;
}

获取一个班级学号为一的学生姓名:

java 复制代码

//获取一个班级学号为一的学生姓名
public String getName(Clazz clazz){
    if (clazz != null){
        List<Student> students = clazz.students;
        if (students != null){
            for (Student stu : students) {
                if ("1".equals(stu.id)){
                    return stu.name;
                }
            }
        }
    }
    return "未找到该学生";
}

在学习了前两篇Lambda表达式，以及Stream API 加上本篇的Optional API 就可以这么写：

java 复制代码

//获取一个班级学号为一的学生姓名
public String getName(Clazz clazz){
    return Optional.ofNullable(Optional.ofNullable(clazz).orElse(new Clazz()).students).orElse(new ArrayList<>())
            .stream().filter(student -> student != null && "1".equals(student.id))
            .map(student -> student.name)
            .findFirst().orElse("未找到该学生");
}

传统的if...else...消失不见，代码也随之变得简洁优雅，下面我们来详细聊聊Optional API。

一、创建 Optional 实例

Optional.of(T t)：创建一个 Optional 实例，t 不为空，否则也会报空指针；
Optional.ofNullable(T t)：若 t 不为 null，创建Optional 实例，否则创建空实例；
Optional.empty()：创建一个空的Optional实例。

java 复制代码

@Test
public void test1(){
    //Optional.of(T t) 创建一个 Optional实例, 传入的值为空也会出现空指针
    Optional<String> o1 = Optional.of("值不为空");
    System.out.println("Optional.of() 值不为空: " + o1);

    try {
        Optional<String> o2 = Optional.of(null);
        System.out.println("Optional.of() 值为空: " + o2);
    } catch (Exception e) {
        System.out.println("Optional.of(null)" + e.getClass().getSimpleName());
    }

    //若 t 不为 null,创建 Optional 实例,否则创建空实例
    Optional<Object> o3 = Optional.ofNullable(null);
    System.out.println("Optional.ofNullable() 值为空: " + o3);

    //Optional.empty(), 创建一个空的 Optional 实例
    Optional<Object> o4 = Optional.empty();
    System.out.println("Optional.empty(): " + o4);
}

运行效果图如下：

二、Optional 的基本使用

isPresent()：判断是否包含值；
get()：取出Optional 里的值，需要判断是否有值，否则没值会抛出NoSuchElementException（表明请求的元素不存在）；
orElse(T t)：如果调用对象包含值，返回该值，否则返回t；
orElseGet(Supplier s)：如果调用对象包含值，返回该值，否则返回 s 获取的值（自定义方法取值）。

（1）判断是否有值与取值

java 复制代码

@Test
public void test2(){
    List<String> list = Arrays.asList("Java", "Lambda", "Function", "Stream", "Optional");
    //判断集合是否包含 "Optional"
    Optional<String> notNullOpt = list.stream().filter(s -> "Optional".equals(s)).findFirst();

    //isPresent()判断是否有值
    System.out.println("集合是否有值: " + notNullOpt.isPresent());

    //get()取出Optional里的值，需要先判断是否有值，否则也会抛出NullPointerException异常
    //取出集合中第一个元素
    if (notNullOpt.isPresent()){
        System.out.println("集合中存在: " + notNullOpt.get());
    }

    System.out.println("======以下为没值, 没判断是否有值======");
    Optional<String> nullOpt = list.stream().filter(s -> "null".equals(s)).findFirst();
    try {
        System.out.println(nullOpt.get());
    } catch (Exception e) {
        System.out.println("Optional 中为空, 没判断是否有值, 打印报错" + e.getClass().getSimpleName());
    }
}

运行效果图如下：

（2）orElse() 的使用

java 复制代码

@Test
public void test3(){
    //orElse(T t), 如果调用对象包含值，返回该值，否则返回 t
    Optional<String> o1 = Optional.ofNullable(null);
    Optional<String> o2 = Optional.ofNullable("值不为空");
    String s1 = o1.orElse("值为空");
    String s2 = o2.orElse("值为空");
    System.out.println("Optional.ofNullable(null) 取值: " + s1);
    System.out.println("Optional.ofNullable(值不为空) 取值: " + s2);
}

运行效果图如下：

（3）orElseGet() 的使用

java 复制代码

@Test
public void test4(){
    //orElseGet(T t), 如果调用对象包含值, 返回该值, 否则返回 t (由Lambda表达式指定)
    Optional<String> o1 = Optional.ofNullable(null);
    Optional<String> o2 = Optional.ofNullable("值不为空");
    String s1 = o1.orElseGet(() -> "值为空");
    String s2 = o2.orElseGet(() -> "值为空");
    System.out.println("Optional.ofNullable(null) 取值: " + s1);
    System.out.println("Optional.ofNullable(值不为空) 取值: " + s2);
}

运行效果图如下：

总结

Optional 可以有效避免java开发中的NullPointerException问题；
创建Optional 主要通过 of()和ofNullable()方法
- of()方法一般在确定有值，获取某个特定值时使用，如果为空也会报NullPointerException
- ofNullable()一般在不确定是否有值时，配合orElse()如果没值就设定一个默认值使用
isPresent()判断是否有值
get() 方法从Optional 中取值
- 需要先isPresent()判断是否有值，如果没值则会抛出NoSuchElementException异常
orElse()和orElseGet()在Optional 为空时，指定默认值
- orElseGet()为Lambda表达式生成数据，一般orElse()就够用