【java8新特性】Optional详解
欢迎交流java8新特性系列文章：https://www.jianshu.com/nb/27231419 . [1][2][3][4][5]
一、简介
Optional类是Java8为了解决null值判断问题，借鉴google guava类库的Optional类而引入的一个同名Optional类，使用Optional类可以避免显式的null值判断（null的防御性检查），避免null导致的NPE（NullPointerException）。
我们来看一段代码：
public static String getGender(Student student)
{
if(null == student)
{
return "Unkown";
}
return student.getGender();
}
这是一个获取学生性别的方法，方法入参为一个Student对象，为了防止student对象为null， 做了防御性检查：如果值为null，返回"Unkown"。
再看使用Optional优化后的方法：
public static String getGender(Student student)
{
return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getGender()).orElse("Unkown");
}
可以看到，Optional类结合lambda表达式的使用能够让开发出的代码更简洁和优雅。
二、Optional对象的创建
我们看下Optional类的部分源码：
private static final Optional<?> EMPTY = new Optional<>();
private final T value;
private Optional() {
this.value = null;
}
public static<T> Optional<T> empty() {
@SuppressWarnings("unchecked")
Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;
return t;
}
private Optional(T value) {
this.value = Objects.requireNonNull(value);
}
public static <T> Optional<T> of(T value) {
return new Optional<>(value);
}
public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
return value == null ? empty() : of(value);
}
可以看出，Optional类的两个构造方法都是private型的，因此类外部不能显示的使用new Optional()的方式来创建Optional对象，但是Optional类提供了三个静态方法empty()、of(T value)、ofNullable(T value)来创建Optinal对象，示例如下：
// 1、创建一个包装对象值为空的Optional对象
Optional<String> optStr = Optional.empty();
// 2、创建包装对象值非空的Optional对象
Optional<String> optStr1 = Optional.of("optional");
// 3、创建包装对象值允许为空的Optional对象
Optional<String> optStr2 = Optional.ofNullable(null);
三、Optional 类典型接口的使用
下面以一些典型场景为例，列出Optional API常用接口的用法，并附上相应代码。
3.1 get()方法
简单看下get()方法的源码：
public T get() {
if (value == null) {
throw new NoSuchElementException("No value present");
}
return value;
}
可以看到，get()方法主要用于返回包装对象的实际值，但是如果包装对象值为null，会抛出NoSuchElementException异常。
3.2 isPresent()方法
isPresent()方法的源码：
public boolean isPresent() {
return value != null;
}
可以看到，isPresent()方法用于判断包装对象的值是否非空。下面我们来看一段糟糕的代码：
public static String getGender(Student student)
{
Optional<Student> stuOpt = Optional.ofNullable(student);
if(stuOpt.isPresent())
{
return stuOpt.get().getGender();
}
return "Unkown";
}
这段代码实现的是第一章(简介)中的逻辑，但是这种用法不但没有减少null的防御性检查，而且增加了Optional包装的过程，违背了Optional设计的初衷，因此开发中要避免这种糟糕的使用~
3.3 ifPresent()方法
ifPresent()方法的源码：
public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
if (value != null)
consumer.accept(value);
}
ifPresent()方法接受一个Consumer对象（消费函数），如果包装对象的值非空，运行Consumer对象的accept()方法。示例如下：
public static void printName(Student student)
{
Optional.ofNullable(student).ifPresent(u -> System.out.println("The student name is : " + u.getName()));
}
上述示例用于打印学生姓名，由于ifPresent()方法内部做了null值检查，调用前无需担心NPE问题。
3.4 filter()方法
filter()方法的源码：
public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) {
Objects.requireNonNull(predicate);
if (!isPresent())
return this;
else
return predicate.test(value) ? this : empty();
}
filter()方法接受参数为Predicate对象，用于对Optional对象进行过滤，如果符合Predicate的条件，返回Optional对象本身，否则返回一个空的Optional对象。举例如下：
public static void filterAge(Student student)
{
Optional.ofNullable(student).filter( u -> u.getAge() > 18).ifPresent(u -> System.out.println("The student age is more than 18."));
}
上述示例中，实现了年龄大于18的学生的筛选。
3.5 map()方法
map()方法的源码：
public<U> Optional<U> map(Function<? super T, ? extends U> mapper) {
Objects.requireNonNull(mapper);
if (!isPresent())
return empty();
else {
return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));
}
}
map()方法的参数为Function（函数式接口）对象，map()方法将Optional中的包装对象用Function函数进行运算，并包装成新的Optional对象（包装对象的类型可能改变）。举例如下：
public static Optional<Integer> getAge(Student student)
{
return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getAge());
}
上述代码中，先用ofNullable()方法构造一个Optional<Student>对象，然后用map()计算学生的年龄，返回Optional<Integer>对象（如果student为null, 返回map()方法返回一个空的Optinal对象）。
3.6 flatMap()方法
flatMap()方法的源码：
public<U> Optional<U> flatMap(Function<? super T, Optional<U>> mapper) {
Objects.requireNonNull(mapper);
if (!isPresent())
return empty();
else {
return Objects.requireNonNull(mapper.apply(value));
}
}
跟map()方法不同的是，入参Function函数的返回值类型为Optional<U>类型，而不是U类型，这样flatMap()能将一个二维的Optional对象映射成一个一维的对象。以3.5中示例功能为例，进行faltMap()改写如下：
public static Optional<Integer> getAge(Student student)
{
return Optional.ofNullable(student).flatMap(u -> Optional.ofNullable(u.getAge()));
}
3.7 orElse()方法
orElse()方法的源码：
public T orElse(T other) {
return value != null ? value : other;
}
orElse()方法功能比较简单，即如果包装对象值非空，返回包装对象值，否则返回入参other的值（默认值）。如第一章（简介）中提到的代码：
public static String getGender(Student student)
{
return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getGender()).orElse("Unkown");
}
3.7 orElseGet()方法
orElseGet()方法的源码：
public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {
return value != null ? value : other.get();
}
orElseGet()方法与orElse()方法类似，区别在于orElseGet()方法的入参为一个Supplier对象，用Supplier对象的get()方法的返回值作为默认值。如：
public static String getGender(Student student)
{
return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getGender()).orElseGet(() -> "Unkown");
}
3.8 orElseThrow()方法
orElseThrow()方法的源码：
public <X extends Throwable> T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X {
if (value != null) {
return value;
} else {
throw exceptionSupplier.get();
}
}
orElseThrow()方法其实与orElseGet()方法非常相似了，入参都是Supplier对象，只不过orElseThrow()的Supplier对象必须返回一个Throwable异常，并在orElseThrow()中将异常抛出：
public static String getGender1(Student student)
{
return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getGender()).orElseThrow(() -> new RuntimeException("Unkown"));
}
orElseThrow()方法适用于包装对象值为空时需要抛出特定异常的场景。
四、注意事项
使用Optional开发时要注意正确使用Optional的“姿势”，特别注意不要使用3.2节提到的错误示范，谨慎使用isPresent()和get()方法，尽量多使用map()、filter()、orElse()等方法来发挥Optional的作用。
