一文彻底搞懂 Java 的 Optional

liuian 2025-01-09 14:26 50 浏览

针对 Java 8 里面的好东西，Optional 就是其中之一，该类提供了一种用于表示可选值而非空引用的类级别解决方案。

01、创建 Optional 对象

1）可以使用静态方法 empty() 创建一个空的 Optional 对象

Optional<String> empty = Optional.empty();
System.out.println(empty); // 输出：Optional.empty

2）可以使用静态方法 of() 创建一个非空的 Optional 对象

Optional<String> opt = Optional.of("海浪");
System.out.println(opt); // 输出：Optional[海浪]

当然了，传递给 of() 方法的参数必须是非空的，也就是说不能为 null，否则仍然会抛出 NullPointerException。

String name = null;
Optional<String> optnull = Optional.of(name);

3）可以使用静态方法 ofNullable() 创建一个即可空又可非空的 Optional 对象

String name = null;
Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(name);
System.out.println(optOrNull); // 输出：Optional.empty

ofNullable() 方法内部有一个三元表达式，如果为参数为 null，则返回私有常量 EMPTY；否则使用 new 关键字创建了一个新的 Optional 对象——不会再抛出 NPE 异常了。

02、判断值是否存在

可以通过方法 isPresent() 判断一个 Optional 对象是否存在，如果存在，该方法返回 true，否则返回 false——取代了 obj != null 的判断。

Optional<String> opt = Optional.of("海浪");
System.out.println(opt.isPresent()); // 输出：true

Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(null);
System.out.println(opt.isPresent()); // 输出：false

Java 11 后还可以通过方法 isEmpty() 判断与 isPresent() 相反的结果。

03、非空表达式

Optional 类有一个非常现代化的方法——ifPresent()，允许我们使用函数式编程的方式执行一些代码，因此，我把它称为非空表达式。如果没有该方法的话，我们通常需要先通过 isPresent() 方法对 Optional 对象进行判空后再执行相应的代码：

Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(null);
if (optOrNull.isPresent()) {
    System.out.println(optOrNull.get().length());
}

有了 ifPresent() 之后，情况就完全不同了，可以直接将 Lambda 表达式传递给该方法，代码更加简洁，更加直观。

Optional<String> opt = Optional.of("海浪");
opt.ifPresent(str -> System.out.println(str.length()));

Java 9 后还可以通过方法 ifPresentOrElse(action, emptyAction) 执行两种结果，非空时执行 action，空时执行 emptyAction。

Optional<String> opt = Optional.of("海浪");
opt.ifPresentOrElse(str -> System.out.println(str.length()), () -> System.out.println("为空"));

04、设置（获取）默认值

有时候，我们在创建（获取） Optional 对象的时候，需要一个默认值，orElse() 和 orElseGet() 方法就派上用场了。

orElse() 方法用于返回包裹在 Optional 对象中的值，如果该值不为 null，则返回；否则返回默认值。该方法的参数类型和值得类型一致。

String nullName = null;
String name = Optional.ofNullable(nullName).orElse("海浪");
System.out.println(name); // 输出：海浪

orElseGet() 方法与 orElse() 方法类似，但参数类型不同。如果 Optional 对象中的值为 null，则执行参数中的函数。

String nullName = null;
String name = Optional.ofNullable(nullName).orElseGet(()->"海浪");
System.out.println(name); // 输出：海浪

从输出结果以及代码的形式上来看，这两个方法极其相似，这不免引起我们的怀疑，Java 类库的设计者有必要这样做吗？

假设现在有这样一个获取默认值的方法，很传统的方式。

public static String getDefaultValue() {
    System.out.println("getDefaultValue");
    return "海浪";
}

然后，通过 orElse() 方法和 orElseGet() 方法分别调用 getDefaultValue() 方法返回默认值。

public static void main(String[] args) {
    String name = null;
    System.out.println("orElse");
    String name2 = Optional.ofNullable(name).orElse(getDefaultValue());

    System.out.println("orElseGet");
    String name3 = Optional.ofNullable(name).orElseGet(OrElseOptionalDemo::getDefaultValue);
}

注：类名 :: 方法名是 Java 8 引入的语法，方法名后面是没有 () 的，表明该方法并不一定会被调用。

输出结果如下所示：

orElse
getDefaultValue
orElseGet
getDefaultValue

输出结果是相似的，没什么太大的不同，这是在 Optional 对象的值为 null 的情况下。假如 Optional 对象的值不为 null 呢？

public static void main(String[] args) {
    String name = "海浪";
    System.out.println("orElse");
    String name2 = Optional.ofNullable(name).orElse(getDefaultValue());

    System.out.println("orElseGet");
    String name3 = Optional.ofNullable(name).orElseGet(OrElseOptionalDemo::getDefaultValue);
}

输出结果如下所示：

orElse
getDefaultValue
orElseGet

咦，orElseGet() 没有去调用 getDefaultValue()。哪个方法的性能更佳，你明白了吧？

07、获取值

直观从语义上来看，get() 方法才是最正宗的获取 Optional 对象值的方法，但很遗憾，该方法是有缺陷的，因为假如 Optional 对象的值为 null，该方法会抛出 NoSuchElementException 异常。这完全与我们使用 Optional 类的初衷相悖。

public class GetOptionalDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Optional<String> optOrNull = Optional.ofNullable(null);
        System.out.println(optOrNull.get());
    }
}

这段程序在运行时会抛出异常：

Exception in thread "main" java.util.NoSuchElementException: No value present
	at java.base/java.util.Optional.get(Optional.java:141)

尽管抛出的异常是 NoSuchElementException 而不是 NPE，但在我们看来，显然是在“五十步笑百步”。建议 orElseGet() 方法获取 Optional 对象的值。

06、过滤值

public class FilterOptionalDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String password = "12345";
        Optional<String> opt = Optional.ofNullable(password);
        System.out.println(opt.filter(pwd -> pwd.length() > 6).isPresent());
    }
}

filter() 方法的参数类型为 Predicate（Java 8 新增的一个函数式接口），也就是说可以将一个 Lambda 表达式传递给该方法作为条件，如果表达式的结果为 false，则返回一个 EMPTY 的 Optional 对象，否则返回过滤后的 Optional 对象。

在上例中，由于 password 的长度为 5 ，所以程序输出的结果为 false。假设密码的长度要求在 6 到 10 位之间，那么还可以再追加一个条件。

Predicate<String> len6 = pwd -> pwd.length() > 6;
Predicate<String> len10 = pwd -> pwd.length() < 10;

password = "1234567";
opt = Optional.ofNullable(password);
boolean result = opt.filter(len6.and(len10)).isPresent();
System.out.println(result);

这次程序输出的结果为 true，因为密码变成了 7 位，在 6 到 10 位之间。想象一下，假如使用 if-else 来完成这个任务，代码该有多冗长。

07、转换值

map() 方法可以按照一定的规则将原有 Optional 对象转换为一个新的 Optional 对象，原有的 Optional 对象不会更改。

public class OptionalMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String name = "海浪";
        Optional<String> nameOptional = Optional.of(name);
        Optional<Integer> intOpt = nameOptional.map(String::length);
        System.out.println( intOpt.orElse(0));
    }
}

在上面这个例子中，map() 方法的参数 String::length，意味着要将原有的字符串类型的 Optional 按照字符串长度重新生成一个新的 Optional 对象，类型为 Integer。

搞清楚了 map() 方法的基本用法后，把 map() 方法与 filter() 方法结合起来用，前者用于将密码转化为小写，后者用于判断长度以及是否是“password”。

public class OptionalMapFilterDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String password = "passworD";
        Optional<String>  opt = Optional.ofNullable(password);

        Predicate<String> len6 = pwd -> pwd.length() > 6;
        Predicate<String> len10 = pwd -> pwd.length() < 10;
        Predicate<String> eq = pwd -> pwd.equals("password");

        boolean result = opt.map(String::toLowerCase).filter(len6.and(len10 ).and(eq)).isPresent();
        System.out.println(result);
    }
}

java8 filter