Java8使用 Optional 处理 null
转载自 Java8(5):使用 Optional 处理 null
写过 Java 程序的同学,一般都遇到过 NullPointerException
:) —— 为了不抛出这个异常,我们便会写如下的代码:
User user = getUserById(id);
if (user != null) {String username = user.getUsername();System.out.println("Username is: " + username); // 使用 username
}
但是很多时候,我们可能会忘记写 if (user != null)
—— 如果在开发阶段就发现那还好,但是如果在开发阶段没有测试到问题,等到上线却出了 NullPointerException
... 画面太美,我不敢继续想下去。
为了解决这种尴尬的处境,JDK 终于在 Java8 的时候加入了 Optional
类。Optional
的 javadoc 介绍:
A container object which may or may not contain a non-null value. If a value is present,
isPresent()
will returntrue
andget()
will return the value.
这是一个可以包含或者不包含非 null
值的容器。如果值存在则 isPresent()
方法会返回 true
,调用 get()
方法会返回该对象。
JDK 提供三个静态方法来构造一个 Optional
:
1.Optional.of(T value)
,该方法通过一个非 null
的 value 来构造一个 Optional
,返回的 Optional
包含了 value 这个值。对于该方法,传入的参数一定不能为 null
,否则便会抛出 NullPointerException
。
2.Optional.ofNullable(T value)
,该方法和 of
方法的区别在于,传入的参数可以为 null
—— 但是前面 javadoc 不是说 Optional
只能包含非 null
值吗?我们可以看看 ofNullable
方法的源码:
原来该方法会判断传入的参数是否为 null
,如果为 null
的话,返回的就是 Optional.empty()
。
3.Optional.empty()
,该方法用来构造一个空的 Optional
,即该 Optional
中不包含值 —— 其实底层实现还是 如果Optional
中的 value 为 null
则该 Optional
为不包含值的状态,然后在 API 层面将 Optional
表现的不能包含 null
值,使得 Optional
只存在 包含值 和 不包含值 两种状态。
前面 javadoc 也有提到,Optional
的 isPresent()
方法用来判断是否包含值,get()
用来获取 Optional
包含的值 —— 值得注意的是,如果值不存在,即在一个Optional.empty
上调用 get()
方法的话,将会抛出 NoSuchElementException
异常。
我们假设 getUserById
已经是个客观存在的不能改变的方法,那么利用 isPresent
和 get
两个方法,我们现在能写出下面的代码:
Optional<User> user = Optional.ofNullable(getUserById(id));
if (user.isPresent()) {String username = user.get().getUsername();System.out.println("Username is: " + username); // 使用 username
}
好像看着代码是优美了点 —— 但是事实上这与之前判断 null
值的代码没有本质的区别,反而用 Optional
去封装 value,增加了代码量。所以我们来看看 Optional
还提供了哪些方法,让我们更好的(以正确的姿势)使用 Optional
。
1.ifPresent
如果 Optional
中有值,则对该值调用 consumer.accept
,否则什么也不做。
所以对于上面的例子,我们可以修改为:
Optional<User> user = Optional.ofNullable(getUserById(id));
user.ifPresent(u -> System.out.println("Username is: " + u.getUsername()));
2.orElse
如果 Optional
中有值则将其返回,否则返回 orElse
方法传入的参数。
User user = Optional.ofNullable(getUserById(id)).orElse(new User(0, "Unknown"));System.out.println("Username is: " + user.getUsername());
3.orElseGet
orElseGet
与 orElse
方法的区别在于,orElseGet
方法传入的参数为一个 Supplier
接口的实现 —— 当 Optional
中有值的时候,返回值;当 Optional
中没有值的时候,返回从该 Supplier
获得的值。
User user = Optional.ofNullable(getUserById(id)).orElseGet(() -> new User(0, "Unknown"));System.out.println("Username is: " + user.getUsername());
4.orElseThrow
orElseThrow
与 orElse
方法的区别在于,orElseThrow
方法当 Optional
中有值的时候,返回值;没有值的时候会抛出异常,抛出的异常由传入的 exceptionSupplier 提供。
User user = Optional.ofNullable(getUserById(id)).orElseThrow(() -> new EntityNotFoundException("id 为 " + id + " 的用户没有找到"));
举一个 orElseThrow
的用途:在 SpringMVC 的控制器中,我们可以配置统一处理各种异常。查询某个实体时,如果数据库中有对应的记录便返回该记录,否则就可以抛出 EntityNotFoundException
,处理 EntityNotFoundException
的方法中我们就给客户端返回Http 状态码 404 和异常对应的信息 —— orElseThrow
完美的适用于这种场景。
@RequestMapping("/{id}")
public User getUser(@PathVariable Integer id) {Optional<User> user = userService.getUserById(id);return user.orElseThrow(() -> new EntityNotFoundException("id 为 " + id + " 的用户不存在"));
}@ExceptionHandler(EntityNotFoundException.class)
public ResponseEntity<String> handleException(EntityNotFoundException ex) {return new ResponseEntity<>(ex.getMessage(), HttpStatus.NOT_FOUND);
}
5.map
如果当前 Optional
为 Optional.empty
,则依旧返回 Optional.empty
;否则返回一个新的 Optional
,该 Optional
包含的是:函数 mapper 在以 value 作为输入时的输出值。
Optional<String> username = Optional.ofNullable(getUserById(id)).map(user -> user.getUsername());System.out.println("Username is: " + username.orElse("Unknown"));
而且我们可以多次使用 map
操作:
Optional<String> username = Optional.ofNullable(getUserById(id)).map(user -> user.getUsername()).map(name -> name.toLowerCase()).map(name -> name.replace('_', ' '));System.out.println("Username is: " + username.orElse("Unknown"));
6.flatMap
flatMap
方法与 map
方法的区别在于,map
方法参数中的函数 mapper
输出的是值,然后 map
方法会使用 Optional.ofNullable
将其包装为 Optional
;而 flatMap
要求参数中的函数 mapper
输出的就是 Optional
。
Optional<String> username = Optional.ofNullable(getUserById(id)).flatMap(user -> Optional.of(user.getUsername())).flatMap(name -> Optional.of(name.toLowerCase()));System.out.println("Username is: " + username.orElse("Unknown"));
7.filter
filter
方法接受一个 Predicate
来对 Optional
中包含的值进行过滤,如果包含的值满足条件,那么还是返回这个 Optional
;否则返回 Optional.empty
。
Optional<String> username = Optional.ofNullable(getUserById(id)).filter(user -> user.getId() < 10).map(user -> user.getUsername());System.out.println("Username is: " + username.orElse("Unknown"));
有了 Optional
,我们便可以方便且优雅的在自己的代码中处理 null
值,而不再需要一昧通过容易忘记和麻烦的 if (object != null)
来判断值不为 null
。如果你的程序还在使用 Java8 之前的 JDK,可以考虑引入 Google 的 Guava 库 —— 事实上,早在 Java6 的年代,Guava 就提供了 Optional
的实现。
号外:Java9 对 Optional
的增强
即将在今年 7 月到来的 JDK9 中,在 Optional
类中添加了三个新的方法:
public Optional<T> or(Supplier<? extends Optional<? extends T>> supplier)
or
方法的作用是,如果一个 Optional
包含值,则返回自己;否则返回由参数 supplier 获得的 Optional
public void ifPresentOrElse(Consumer<? super T> action, Runnable emptyAction)
ifPresentOrElse
方法的用途是,如果一个 Optional
包含值,则对其包含的值调用函数 action,即 action.accept(value)
,这与 ifPresent
一致;与 ifPresent
方法的区别在于,ifPresentOrElse
还有第二个参数 emptyAction
—— 如果 Optional
不包含值,那么 ifPresentOrElse
便会调用 emptyAction
,即 emptyAction.run()
public Stream<T> stream()
stream
方法的作用就是将 Optional
转为一个 Stream
,如果该 Optional
中包含值,那么就返回包含这个值的 Stream
;否则返回一个空的 Stream
(Stream.empty()
)。
举个例子,在 Java8,我们会写下面的代码:
// 此处 getUserById 返回的是 Optional<User>
public List<User> getUsers(Collection<Integer> userIds) {return userIds.stream().map(this::getUserById) // 获得 Stream<Optional<User>>.filter(Optional::isPresent)// 去掉不包含值的 Optional.map(Optional::get).collect(Collectors.toList());
}
而有了 Optional.stream()
,我们就可以将其简化为:
public List<User> getUsers(Collection<Integer> userIds) {return userIds.stream().map(this::getUserById) // 获得 Stream<Optional<User>>.flatMap(Optional::stream) // Stream 的 flatMap 方法将多个流合成一个流.collect(Collectors.toList());
}
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