Java Optional类简介

在Java中，我们经常会遇到传递参数或返回值可能为空的情况，这就需要使用Optional类。Optional类是Java 8中引入的一个新特性，它可以明确告诉开发者某个方法或变量可能是空值（null），并提供了一些方法来避免空指针错误。

一、Optional类的背景

在Java中，我们经常会遇到某些变量或者方法的返回值可能为空的情况，对于这种情况程序员通常会采用如下方法：

public static String getName(User user) {
    if (user != null) {
        return user.getName();
    }
    return null;
}

这样做看似没有问题，但它有一个极大的缺点，那就是可能出现空指针错误。如果调用此方法时，传入的user参数是null，那么程序将会抛出NullPointerException异常。

为了避免这种情况的发生，我们通常会在方法的注释中明确说明返回值可能为空，例如：

/**
* 获取用户姓名，可能为空
* @param user 用户对象
* @return String
*/
public static String getName(User user)

但这样的做法还是存在问题，因为它只是告诉调用者可能会出现null值，并没有任何实际防止null的措施。

于是，Java 8中引入了Optional类解决这个问题。

二、Optional类的详解

1、Optional类的定义

Optional类是一个可以为null值提供可选选择的容器类，它最多只包含一个非null的值。Optional类的定义如下：

public final class Optional
    extends Object

  

Optional类是一个泛型类，其类型参数T表示optional对象可能包含的类型（例如：Optional<String>）。注意到，Optional是一个final类，因此无法被继承。

2、Optional类的创建

创建Optional实例的方法有两个：

• Optional.of(T value)：创建一个包含非空值的Optional。如果传入的是null，将会抛出NullPointerException。
• Optional.empty()：创建一个空的Optional。

示例代码：

Optional<String> optional1 = Optional.of("Hello");
Optional<String> optional2 = Optional.empty();

3、Optional类的判断

Optional类提供了以下几个判断方法：

• isPresent()：如果Optional中包含非空值，返回true；否则返回false。
• ifPresent(Consumer<? super T> consumer)：如果Optional中包含非空值，执行给定的操作；否则什么也不做。
• orElse(T other)：如果Optional中包含非空值，返回该值；否则返回传入的默认值。
• orElseGet(Supplier<? extends T> supplier)：如果Optional中包含非空值，返回该值；否则返回由Supplier提供的默认值。
• orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)：如果Optional中包含非空值，返回该值；否则使用由Supplier提供的异常工厂方法抛出异常。

示例代码：

Optional<String> optional = Optional.of("Hello");

// 判断是否包含值
if (optional.isPresent()) {
    System.out.println(optional.get());
}

// 执行操作
optional.ifPresent(System.out::println);

// 获取值或默认值
String str1 = optional.orElse("World");
String str2 = optional.orElseGet(() -> "World");

// 抛出异常
String str3 = optional.orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("no value exists"));

4、Optional类的转换

Optional类提供了以下两个转换方法：

• map(Function<? super T, ? extends U> mapper)：如果Optional中包含非空值，对该值进行转换并返回一个Optional包含转换后的结果。否则返回空Optional。
• flatMap(Function<? super T, ? extends Optional<? extends U>> mapper)：如果Optional中包含非空值，对该值进行转换并返回一个Optional包含转换后的结果。否则返回空Optional。

示例代码：

Optional<String> optional = Optional.of("Hello");

// 转换
Optional<Integer> length = optional.map(String::length);

// 打印
length.ifPresent(System.out::println);

三、Java Optional的优缺点

1、Java Optional的优点

使用Java Optional类的好处有：

• 强制程序员进行null检查，避免空指针异常。
• 代码更容易阅读，代码的意义更清晰。
• 减少了条件语句的使用，提高代码简洁度。

2、Java Optional的缺点

Java Optional类的缺点有：

• 可能会导致性能下降。
• 需要更多的方法调用，可能增加代码的复杂性。
• Java Optional类并不是万能的，有些场景并不适合使用。

四、Java Optional的应用场景

Java Optional类的应用场景有：

• 方法返回值可能为空的情况，比如：Optional<User> getUser(String name)
• 给对象成员变量赋值时，比如：this.name = Optional.ofNullable(name).orElse("defaultName");
• 多个Optional对象的组合，比如：Optional<String> name = Optional.ofNullable(user).flatMap(User::getName);

五、总结

Java Optional类是Java 8中引入的一个新特性，它可以帮助程序员有效地避免空指针异常，并且提高代码的简洁度。在实际开发中，我们应该充分利用Java Optional类来写出更加健壮、清晰的代码。