Java8中Optional的基础使用和实践

说明

首先我们来看一下Optional的作者 Brian Goetz 对这个 API 的说明：

Our intention was to provide a limited mechanism for library method return types where there needed to be a clear way to represent “no result”, and using null for such was overwhelmingly likely to cause errors.

大意为，为了避免null带来的错误，我们提供了一个可以明确表示空值的有限的机制。

基础理解

首先，Optional是一个容器，用于放置可能为空的值，它可以合理而优雅的处理null。众所周知，null在编程历史上极具话题性，号称是计算机历史上最严重的错误，感兴趣可以读一下这篇文章：THE WORST MISTAKE OF COMPUTER SCIENCE，这里暂且不做过多讨论。在 Java 1.8 之前的版本，没有可以用于表示null官方 API，如果你足够的谨慎，你可能需要常常在代码中做如下的判断：

if (null != user) {//doing something
}
if (StringUtil.isEmpty(string)) {//doing something
}

确实，返回值是null的情况太多了，一不小心，就会产生 NPE，接踵而来的就是应用运行终止，产品抱怨，用户投诉。

1.8 之后，jdk 新增了Optional来表示空结果。其实本质上什么也没变，只是增加了一个表达方式。Optional表示空的静态方法为Optional.empty()，跟null有什么本质区别吗？其实没有。翻看它的实现，Optional中的 value 就是null，只不过包了一层Optional，所以说它其实是个容器。用之后的代码可能长这样：

// 1
Optional<User> optionalUser = RemoteService.getUser();
if (!optionalUser.isPresent()) {//doing something
}
User user = optionalUser.get();// 2
User user = optionalUser.get().orElse(new User());

看起来，好像比之前好了一些，至少看起来没那么笨。但如果采用写法 1，好像更啰嗦了。

如果你对 kotlin 稍有了解，kotlin 的非空类型是他们大肆宣传的"卖点"之一，通过var param!!在使用它的地方做强制的空检查，否则无法通过编译，最大程度上减少了 NPE。其实在我看来，Optional的方式更加优雅和灵活。同时，Optional也可能会带来一些误解。

下面先说一些在我看来不合适的使用方式：

Bad Practice

直接使用 isPresent() 进行 if 检查

这个直接参考上面的例子，用if判断和 1.8 之前的写法并没有什么区别，反而返回值包了一层Optional，增加了代码的复杂性，没有带来任何实质的收益。其实isPresent()一般用于流处理的结尾，用于判断是否符合条件。

list.stream().filer(x -> Objects.equals(x,param)).findFirst().isPresent()

在方法参数中使用 Optional：

我们用一个东西之前得想明白，这东西是为解决什么问题而诞生的。Optional直白一点说就是为了表达可空性，如果方法参数可以为空，为何不重载呢？包括使用构造函数也一样。重载的业务表达更加清晰直观。

//don't write method like this
public void getUser(long uid,Optional<Type> userType);//use Overload
public void getUser(long uid) {getUser(uid,null);
}
public void getUser(long uid,UserType userType) {//doing something
}

直接使用 Optional.get：

Optional不会帮你做任何的空判断或者异常处理，如果直接在代码中使用Optional.get()和不做任何空判断一样，十分危险。这种可能会出现在那种所谓的着急上线，着急交付，对Optional也不是很熟悉，直接就用了。这里多说一句，可能有人会反问了：甲方/业务着急，需求又多，哪有时间给他去做优化啊？因为我在现实工作中遇到过，但这两者并不矛盾，因为代码行数上差别并不大，只要自己平时保持学习，都是信手拈来的东西。

使用在 POJO 中

估计很少有人这么用：

public class User {private int age;private String name;private Optional<String> address;
}

这样的写法将会给序列化带来麻烦，Optional本身并没有实现序列化，现有的 JSON 序列化框架也没有对此提供支持的。

使用在注入的属性中

这种写法估计用的人会更少，但不排除有脑洞的。

public class CommonService {private Optional<UserService> userService;public User getUser(String name) {return userService.ifPresent(u -> u.findByName(name));}
}

首先依赖注入大多在 spring 的框架之下，直接使用@Autowired很方便。但如果使用以上的写法，如果userService set 失败了，程序就应该终止并报异常，并不是无声无息，让其看起来什么问题都没有。

Best and Pragmatic Practice

API

在说最佳实践前，让我们来看一下Optional都提供了哪些常用 API。

empty()

返回一个Optional容器对象，而不是 null。建议常用⭐⭐⭐⭐

of(T value)

创建一个Optional对象，如果 value 是 null，则抛出 NPE。不建议用⭐⭐

ofNullable(T value)

同上，创建一个Optional对象，但 value 为空时返回Optional.empty()。推荐使用⭐⭐⭐⭐⭐

get()

返回Optional中包装的值，在判空之前，千万不要直接使用！尽量别用！⭐

orElse(T other)

同样是返回Optional中包装的值，但不同的是当取不到值时，返回你指定的 default。看似很好，但不建议用⭐⭐

orElseGet(Supplier<? extends T> other)

同样是返回Optional中包装的值，取不到值时，返回你指定的 default。看似和 5 一样，但推荐使用⭐⭐⭐⭐⭐

orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)

返回Optional中包装的值，取不到值时抛出指定的异常。阻塞性业务场景推荐使用⭐⭐⭐⭐

isPresent()

判断Optional中是否有值，返回 boolean，某些情况下很有用，但尽量不要用在 if 判断体中。可以用⭐⭐⭐

ifPresent(Consumer<? super T> consumer)

判断Optional中是否有值，有值则执行 consumer，否则什么都不干。日常情况下请使用这个⭐⭐⭐⭐

TIPS

首先是一些基本原则：

不要声明任何Optional实例属性
不要在任何 setter 或者构造方法中使用Optional
Optional属于返回类型，在业务返回值或者远程调用中使用

业务上需要空值时，不要直接返回 null，使用Optional.empty()

public Optional<User> getUser(String name) {if (StringUtil.isNotEmpty(name)) {return RemoteService.getUser(name);} return Optional.empty();
}

使用 orElseGet()

获取 value 有三种方式：get() orElse() orElseGet()。这里推荐在需要用到的地方只用 orElseGet()。

首先，get()不能直接使用，需要结合判空使用。这和!=null其实没多大区别，只是在表达和抽象上有所改善。

其次，为什么不推荐orElse()呢？因为orElse()无论如何都会执行括号中的内容， orElseGet()只在主体 value 是空时执行，下面看个例子：

public String getName() {System.out.print("method called");
}String name1 = Optional.of("String").orElse(getName()); //output: method called
String name2 = Optional.of("String").orElseGet(() -> getName()); //output:

如果上面的例子getName()方法是一个远程调用，或者涉及大量的文件 IO，代价可想而知。

但 orElse()就一无是处吗？并不是。orElseGet()需要构建一个Supplier，如果只是简单的返回一个静态资源、字符串等等，直接返回静态资源即可。

public static final String USER_STATUS = "UNKNOWN";
...
public String findUserStatus(long id) {Optional<String> status = ... ; // return status.orElse(USER_STATUS);
}//不要这么写
public String findUserStatus(long id) {Optional<String> status = ... ; // return status.orElse("UNKNOWN");//这样每次都会新建一个String对象
}

使用 orElseThrow()

这个针对阻塞性的业务场景比较合适，例如没有从上游获取到用户信息，下面的所有操作都无法进行，那此时就应该抛出异常。正常的写法是先判空，再手动 throw 异常，现在可以集成为一行：

public String findUser(long id) {Optional<User> user = remoteService.getUserById(id) ;return user.orElseThrow(IllegalStateException::new);
}

不为空则执行时，使用 ifPresent()

这点没有性能上的优势，但可以使代码更简洁：

//之前是这样的
if (status.isPresent()) {System.out.println("Status: " + status.get());
}//现在
status.ifPresent(System.out::println);

不要滥用

有些简单明了的方法，完全没必要增加Optional来增加复杂性。

public String fetchStatus() {String status = getStatus() ;return Optional.ofNullable(status).orElse("PENDING");
}//判断一个简单的状态而已
public String fetchStatus() {String status = ... ;return status == null ? "PENDING" : status;
}

首先，null 可以作为集合的元素之一，它并不是非法的；其次，集合类型本身已经具备了完整的空表达，再去包装一层Optional也是徒增复杂，收益甚微。例如，map 已经有了getOrDefault()这样的类似orElse()的 API 了。

总结

Optional的出现使 Java 对 null 的表达能力更近了一步，好马配好鞍，合理使用可以避免大量的 NPE，节省大量的人力物力。以上内容也是本人查询了很多资料，边学边写的产出，如有错漏之处，还请不吝指教。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，如有错误或未考虑完全的地方，望不吝赐教！