从Java8 引入的一个很有趣的特性是Optional类。Optional类主要解决的问题是臭名昭著的空指针异常(NullPointerException) —— 每个 Java 程序员都非常了解的异常。

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。

我们从一个简单的用例开始。在 Java 8 之前，任何访问对象方法或属性的调用都可能导致 NullPointerException ：

String isocode =user.getAddress().getCountry().getIsocode().toUpperCase();

在这个小示例中，如果我们需要确保不触发异常，就得在访问每一个值之前对其进行明确地检查：

if (user!=null) {

Address address = user.getAddress();

if (address != null) {

Country country = address.getCountry();

if (country != null) {

String isocode = country.getIsocode();

if (isocode != null) {

isocode = isocode.toUpperCase();

}

}

}

}

你看到了，这很容易就变得冗长，难以维护。

为了简化这个过程，我们来看看用 Optional 类是怎么做的。从创建和验证实例，到使用其不同的方法，并与其它返回相同类型的方法相结合，下面是见证 Optional 奇迹的时刻。

创建 Optional 实例

重申一下，这个类型的对象可能包含值，也可能为空。你可以使用同名方法创建一个空的 Optional。

@Test(expected = NoSuchElementException.class)

publicvoid whenCreateEmptyOptional_thenNull() {

Optional emptyOpt = Optional.empty();

emptyOpt.get();

}

毫不奇怪，尝试访问 emptyOpt 变量的值会导致 NoSuchElementException 。

你可以使用 of() 和 ofNullable() 方法创建包含值的 Optional 。两个方法的不同之处在于如果你把 null 值作为参数传递进去， of() 方法会抛出 NullPointerException ：

@Test(expected = NullPointerException.class)

publicvoid whenCreateOfEmptyOptional_thenNullPointerException() {

Optional opt = Optional.of(user);

}

你看，我们并没有完全摆脱 NullPointerException 。因此，你应该明确对象不为 null 的时候使用 of() 。

如果对象即可能是 null 也可能是非 null，你就应该使用 ofNullable() 方法：

Optional opt = Optional.ofNullable(user);

访问 Optional 对象的值

从 Optional 实例中取回实际值对象的方法之一是使用 get() 方法：

@Test

publicvoid whenCreateOfNullableOptional_thenOk() {

String name="John";

Optional opt = Optional.ofNullable(name);

assertEquals("John", opt.get());

}

不过，你看到了，这个方法会在值为 null 的时候抛出异常。要避免异常，你可以选择首先验证是否有值：

@Test

publicvoid whenCheckIfPresent_thenOk() {

Useruser= newUser("john@gmail.com","1234");

Optional opt = Optional.ofNullable(user);

assertTrue(opt.isPresent());

assertEquals(user.getEmail(), opt.get().getEmail());

}

检查是否有值的另一个选择是 ifPresent() 方法。该方法除了执行检查，还接受一个 Consumer(消费者 ) 参数，如果对象不是空的，就对执行传入的 Lambda 表达式：

opt.ifPresent( u -> assertEquals(user.getEmail(), u.getEmail()));

这个例子中，只有 user 用户不为 null 的时候才会执行断言。

接下来，我们来看看提供空值的方法。

返回默认值

Optional 类提供了 API 用以返回对象值，或者在对象为空的时候返回默认值。

这里你可以使用的***个方法是 orElse() ，它的工作方式非常直接，如果有值则返回该值，否则返回传递给它的参数值：

@Test

publicvoid whenEmptyValue_thenReturnDefault() {

Useruser=null;

Useruser2 = newUser("anna@gmail.com","1234");

Userresult = Optional.ofNullable(user).orElse(user2);

assertEquals(user2.getEmail(), result.getEmail());

}

这里 user 对象是空的，所以返回了作为默认值的 user2 。

如果对象的初始值不是 null，那么默认值会被忽略：

@Test

publicvoid whenValueNotNull_thenIgnoreDefault() {

Useruser= newUser("john@gmail.com","1234");

Useruser2 = newUser("anna@gmail.com","1234");

Userresult = Optional.ofNullable(user).orElse(user2);

assertEquals("john@gmail.com", result.getEmail());

}

第二个同类型的 API 是 orElseGet() —— 其行为略有不同。这个方法会在有值的时候返回值，如果没有值，它会执行作为参数传入的 Supplier(供应者) 函数式接口，并将返回其执行结果：

Userresult = Optional.ofNullable(user).orElseGet( () -> user2);

orElse() 和 orElseGet() 的不同之处

乍一看，这两种方法似乎起着同样的作用。然而事实并非如此。我们创建一些示例来突出二者行为上的异同。

我们先来看看对象为空时他们的行为：

@Test

publicvoid givenEmptyValue_whenCompare_thenOk() {

Useruser=null

logger.debug("Using orElse");

Userresult = Optional.ofNullable(user).orElse(createNewUser());

logger.debug("Using orElseGet");

Userresult2 = Optional.ofNullable(user).orElseGet(() -> createNewUser());

}

private UsercreateNewUser() {

logger.debug("Creating New User");

returnnewUser("extra@gmail.com","1234");

}

上面的代码中，两种方法都调用了 createNewUser() 方法，这个方法会记录一个消息并返回 User 对象。

代码输出如下：

Using orElse

Creating New User

Using orElseGet

Creating New User

由此可见，当对象为空而返回默认对象时，行为并无差异。

我们接下来看一个类似的示例，但这里 Optional 不为空：

@Test

publicvoid givenPresentValue_whenCompare_thenOk() {

Useruser= newUser("john@gmail.com","1234");

logger.info("Using orElse");

Userresult = Optional.ofNullable(user).orElse(createNewUser());

logger.info("Using orElseGet");

Userresult2 = Optional.ofNullable(user).orElseGet(() -> createNewUser());

}

这次的输出：

Using orElse

Creating New User

Using orElseGet

这个示例中，两个 Optional 对象都包含非空值，两个方法都会返回对应的非空值。不过， orElse() 方法仍然创建了 User 对象。 与之相反， orElseGet() 方法不创建 User 对象。

在执行较密集的调用时，比如调用 Web 服务或数据查询， 这个差异会对性能产生重大影响 。

返回异常

除了 orElse() 和 orElseGet() 方法，Optional 还定义了 orElseThrow() API —— 它会在对象为空的时候抛出异常，而不是返回备选的值：

@Test(expected = IllegalArgumentException.class)

publicvoid whenThrowException_thenOk() {

Userresult = Optional.ofNullable(user)

.orElseThrow( () -> new IllegalArgumentException());

}

这里，如果 user 值为 null，会抛出 IllegalArgumentException 。

这个方法让我们有更丰富的语义，可以决定抛出什么样的异常，而不总是抛出 NullPointerException 。

现在我们已经很好地理解了如何使用 Optional，我们来看看其它可以对 Optional 值进行转换和过滤的方法。

转换值

有很多种方法可以转换 Optional 的值。我们从 map() 和 flatMap() 方法开始。

先来看一个使用 map() API 的例子：

@Test

publicvoid whenMap_thenOk() {

Useruser= newUser("anna@gmail.com","1234");

String email = Optional.ofNullable(user)

.map(u -> u.getEmail()).orElse("default@gmail.com");

assertEquals(email, user.getEmail());

}

map() 对值应用(调用)作为参数的 函数 ，然后将返回的值包装在 Optional 中。 这就使对返回值进行链试调用的操作成为可能 —— 这里的下一环就是 orElse() 。

相比这下， flatMap() 也需要 函数 作为参数，并对值调用这个函数，然后直接返回结果。

下面的操作中，我们给 User 类添加了一个方法，用来返回 Optional ：

publicclassUser{

private String position;

publicOptional getPosition() {

returnOptional.ofNullable(position);

}

//...

}

既然 getter 方法返回 String 值的 Optional ，你可以在对 User 的 Optional 对象调用 flatMap() 时，用它作为参数。其返回的值是解除包装的 String 值：

@Test

publicvoid whenFlatMap_thenOk() {

Useruser= newUser("anna@gmail.com","1234");

user.setPosition("Developer");

String position = Optional.ofNullable(user)

.flatMap(u -> u.getPosition()).orElse("default");

assertEquals(position, user.getPosition().get());

}

过滤值

除了转换值之外， Optional 类也提供了按条件“过滤”值的方法。

filter() 接受一个 Predicate 参数 ，返回测试结果为 true 的值。如果测试结果为 false，会返回一个空的 Optional 。

来看一个根据基本的电子邮箱验证来决定接受或拒绝 User (用户) 的示例：

@Test

publicvoid whenFilter_thenOk() {

Useruser= newUser("anna@gmail.com","1234");

Optional result = Optional.ofNullable(user)

.filter(u -> u.getEmail() != null&& u.getEmail().contains("@"));

assertTrue(result.isPresent());

}

如果通过过滤器测试， result 对象会包含非空值。

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