《Java8新特性》第13章：Optional类

写在前面

最近，很多读者出去面试都在Java8上栽了跟头，事后自己分析，确实对Java8的新特性一知半解。然而，却在简历显眼的技能部分写着：熟练掌握Java8的各种新特性，能够迅速使用Java8开发高并发应用！这不，又一名读者因为写了熟练掌握Java8的新特性而被面试官虐的体无完肤！我不是说不能写，可以这样写！但是，咱在写熟练掌握Java8新特性的时候，应该静下心来好好想想自己是否真的掌握了Java8。如果自己心中对是否掌握了Java8这个问题模棱两可的话，那确实要好好静下心来为自己充电了！一定要从模棱两可到彻底掌握Java8，那到时就不是面试官虐你了，而是你吊打面试官！！

什么是Optional类？

Optional<T> 类(java.util.Optional) 是一个容器类，代表一个值存在或不存在，原来用 null 表示一个值不存在，现在 Optional 可以更好的表达这个概念。并且可以避免空指针异常。

Optional类常用方法：

  • Optional.of(T t) : 创建一个 Optional 实例。

  • Optional.empty() : 创建一个空的 Optional 实例。

  • Optional.ofNullable(T t):若 t 不为 null,创建 Optional 实例,否则创建空实例。

  • isPresent() : 判断是否包含值。

  • orElse(T t) : 如果调用对象包含值，返回该值，否则返回t。

  • orElseGet(Supplier s) :如果调用对象包含值，返回该值，否则返回 s 获取的值。

  • map(Function f): 如果有值对其处理，并返回处理后的Optional，否则返回 Optional.empty()。

  • flatMap(Function mapper):与 map 类似，要求返回值必须是Optional。

Optional类示例

1.创建Optional类

（1）使用empty()方法创建一个空的Optional对象：

Optional<String> empty = Optional.empty();

（2）使用of()方法创建Optional对象：

String name = "binghe";
Optional<String> opt = Optional.of(name);
assertEquals("Optional[binghe]", opt.toString());

传递给of()的值不可以为空，否则会抛出空指针异常。例如，下面的程序会抛出空指针异常。

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

如果我们需要传递一些空值，那我们可以使用下面的示例所示。

String name = null;
Optional<String> opt = Optional.ofNullable(name);

使用ofNullable()方法，则当传递进去一个空值时，不会抛出异常，而只是返回一个空的Optional对象，如同我们用Optional.empty()方法一样。

2.isPresent

我们可以使用这个isPresent()方法检查一个Optional对象中是否有值，只有值非空才返回true。

Optional<String> opt = Optional.of("binghe");
assertTrue(opt.isPresent());

opt = Optional.ofNullable(null);
assertFalse(opt.isPresent());

在Java8之前，我们一般使用如下方式来检查空值。

if(name != null){
    System.out.println(name.length);
}

在Java8中，我们就可以使用如下方式来检查空值了。

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

3.orElse和orElseGet

（1）orElse

orElse()方法用来返回Optional对象中的默认值，它被传入一个“默认参数‘。如果对象中存在一个值，则返回它，否则返回传入的“默认参数”。

String nullName = null;
String name = Optional.ofNullable(nullName).orElse("binghe");
assertEquals("binghe", name);

（2）orElseGet

与orElse()方法类似，但是这个函数不接收一个“默认参数”，而是一个函数接口。

String nullName = null;
String name = Optional.ofNullable(nullName).orElseGet(() -> "binghe");
assertEquals("binghe", name);

（3）二者有什么区别？

要想理解二者的区别，首先让我们创建一个无参且返回定值的方法。

public String getDefaultName() {
    System.out.println("Getting Default Name");
    return "binghe";
}

接下来，进行两个测试看看两个方法到底有什么区别。

String text;
System.out.println("Using orElseGet:");
String defaultText = Optional.ofNullable(text).orElseGet(this::getDefaultName);
assertEquals("binghe", defaultText);

System.out.println("Using orElse:");
defaultText = Optional.ofNullable(text).orElse(getDefaultName());
assertEquals("binghe", defaultText);

在这里示例中，我们的Optional对象中包含的都是一个空值，让我们看看程序执行结果:

Using orElseGet:
Getting default name...
Using orElse:
Getting default name...

两个Optional对象中都不存在value，因此执行结果相同。

那么，当Optional对象中存在数据会发生什么呢？我们一起来验证下。

String name = "binghe001";

System.out.println("Using orElseGet:");
String defaultName = Optional.ofNullable(name).orElseGet(this::getDefaultName);
assertEquals("binghe001", defaultName);

System.out.println("Using orElse:");
defaultName = Optional.ofNullable(name).orElse(getDefaultName());
assertEquals("binghe001", defaultName);

运行结果如下所示。

Using orElseGet:
Using orElse:
Getting default name...

可以看到，当使用orElseGet()方法时，getDefaultName()方法并不执行，因为Optional中含有值，而使用orElse时则照常执行。所以可以看到，当值存在时，orElse相比于orElseGet，多创建了一个对象。如果创建对象时，存在网络交互，那系统资源的开销就比较大了，这是需要我们注意的一个地方。

4.orElseThrow

orElseThrow()方法当遇到一个不存在的值的时候，并不返回一个默认值，而是抛出异常。

String nullName = null;
String name = Optional.ofNullable(nullName).orElseThrow( IllegalArgumentException::new);

5.get

get()方法表示是Optional对象中获取值。

Optional<String> opt = Optional.of("binghe");
String name = opt.get();
assertEquals("binghe", name);

使用get()方法也可以返回被包裹着的值。但是值必须存在。当值不存在时，会抛出一个NoSuchElementException异常。

Optional<String> opt = Optional.ofNullable(null);
String name = opt.get();

6.filter

接收一个函数式接口，当符合接口时，则返回一个Optional对象，否则返回一个空的Optional对象。

String name = "binghe";
Optional<String> nameOptional = Optional.of(name);
boolean isBinghe = nameOptional.filter(n -> "binghe".equals(name)).isPresent();
assertTrue(isBinghe);
boolean isBinghe001 = nameOptional.filter(n -> "binghe001".equals(name)).isPresent();
assertFalse(isBinghe001);

使用filter()方法会过滤掉我们不需要的元素。

接下来，我们再来看一例示例，例如目前有一个Person类，如下所示。

public class Person{
    private int age;
    public Person(int age){
        this.age = age;
    }
    //省略get set方法
}

例如，我们需要过滤出年龄在25岁到35岁之前的人群，那在Java8之前我们需要创建一个如下的方法来检测每个人的年龄范围是否在25岁到35岁之前。

public boolean filterPerson(Peron person){
    boolean isInRange = false;
    if(person != null && person.getAge() >= 25 && person.getAge() <= 35){
        isInRange =  true;
    }
    return isInRange;
}

看上去就挺麻烦的，我们可以使用如下的方式进行测试。

assertTrue(filterPerson(new Peron(18)));
assertFalse(filterPerson(new Peron(29)));
assertFalse(filterPerson(new Peron(16)));
assertFalse(filterPerson(new Peron(34)));
assertFalse(filterPerson(null));

如果使用Optional，效果如何呢？

public boolean filterPersonByOptional(Peron person){
     return Optional.ofNullable(person)
       .map(Peron::getAge)
       .filter(p -> p >= 25)
       .filter(p -> p <= 35)
       .isPresent();
}

使用Optional看上去就清爽多了，这里，map()仅仅是将一个值转换为另一个值，并且这个操作并不会改变原来的值。

7.map

如果有值对其处理，并返回处理后的Optional，否则返回 Optional.empty()。

List<String> names = Arrays.asList("binghe001", "binghe002", "", "binghe003", "", "binghe004");
Optional<List<String>> listOptional = Optional.of(names);

int size = listOptional
    .map(List::size)
    .orElse(0);
assertEquals(6, size);

在这个例子中，我们使用一个List集合封装了一些字符串，然后再把这个List使用Optional封装起来，对其map()，获取List集合的长度。map()返回的结果也被封装在一个Optional对象中，这里当值不存在的时候，我们会默认返回0。如下我们获取一个字符串的长度。

String name = "binghe";
Optional<String> nameOptional = Optional.of(name);

int len = nameOptional
    .map(String::length())
    .orElse(0);
assertEquals(6, len);

我们也可以将map()方法与filter()方法结合使用，如下所示。

String password = " password ";
Optional<String> passOpt = Optional.of(password);
boolean correctPassword = passOpt.filter(
    pass -> pass.equals("password")).isPresent();
assertFalse(correctPassword);

correctPassword = passOpt
    .map(String::trim)
    .filter(pass -> pass.equals("password"))
    .isPresent();
assertTrue(correctPassword);

上述代码的含义就是对密码进行验证，查看密码是否为指定的值。

8.flatMap

与 map 类似，要求返回值必须是Optional。

假设我们现在有一个Person类。

public class Person {
    private String name;
    private int age;
    private String password;
 
    public Optional<String> getName() {
        return Optional.ofNullable(name);
    }
 
    public Optional<Integer> getAge() {
        return Optional.ofNullable(age);
    }
 
    public Optional<String> getPassword() {
        return Optional.ofNullable(password);
    }
    // 忽略get set方法
}

接下来，我们可以将Person封装到Optional中，并进行测试，如下所示。

Person person = new Person("binghe", 18);
Optional<Person> personOptional = Optional.of(person);

Optional<Optional<String>> nameOptionalWrapper = personOptional.map(Person::getName);
Optional<String> nameOptional = nameOptionalWrapper.orElseThrow(IllegalArgumentException::new);
String name1 = nameOptional.orElse("");
assertEquals("binghe", name1);

String name = personOptional
    .flatMap(Person::getName)
    .orElse("");
assertEquals("binghe", name);

注意：方法getName返回的是一个Optional对象，如果使用map，我们还需要再调用一次get()方法，而使用flatMap()就不需要了。

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