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2021
02-01

Java中Optional的使用指南

提到NullPointerException（简称NPE）异常，相信每个Java开发人员都不陌生，从接触编程的第1天起，它就和我们如影随形，最近处理的线上bug中，有不少都是对象没判空导致的NullPointerException异常。

1. 简单回顾

引起NullPointerException异常的地方有很多，比如调用String的trim()方法，比如对BigDecimal进行计算时，比如将包装类型转化为基本类型时，这里简单回顾下。

假设有个导入模版定义如下：

package com.zwwhnly.springbootaction.model;

import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;

/**
 * 导入模版
 */
@Data
@AllArgsConstructor
public class ImportTemplate {
 /**
 * 模版id
 */
 private int templateId;

 /**
 * 模版名称
 */
 private String templateName;

 /**
 * 模版下载url
 */
 private String url;

 /**
 * 备注
 */
 private String remark;
}

然后看下如下代码：

public static void main(String[] args) {
 ImportTemplate importTemplate = getImportTemplateById(1);
 System.out.println(importTemplate.getUrl());
}

public static ImportTemplate getImportTemplateById(int id) {
 return new ImportTemplate(1, "销售订单-普通商品导入模版", "o_w-140e3c1f41c94f238196539558e25bf7", null);
}

正常情况下，这段代码肯定是没有问题的，但当getImportTemplateById方法返回null时，这段代码就会抛出NullPointerException异常，如下所示：

public static ImportTemplate getImportTemplateById(int id) {
 return null;
}

为了程序能正常运行，就要判断importTemplate是否为null，所以代码就修改为了：

public static void main(String[] args) {
 ImportTemplate importTemplate = getImportTemplateById(1);
 if (importTemplate != null) {
 System.out.println(importTemplate.getUrl());
 }
}

项目中类似的判空代码应该有很多，大家可以自行看下自己项目的代码。

2. 使用Optional

为了避免NullPointerException异常，JDK1.8新增了Optional类来处理空指针异常，该类位于java.util包下，提供了一系列方法，

并且可以配合Lambda表达式一起使用，使代码看起来更加清晰，接下来我们看下它的使用方法。

2.1 创建实例

创建Optional实例有以下3种方式，分别为：

调用empty方法

Optional<ImportTemplate> optionalImportTemplate = Optional.empty();

调用of方法

ImportTemplate importTemplate = new ImportTemplate(1, "销售订单-普通商品导入模版",
 "o_w-140e3c1f41c94f238196539558e25bf7", null);
Optional<ImportTemplate> optionalImportTemplate = Optional.of(importTemplate);

调用ofNullable方法（推荐）

ImportTemplate importTemplate = new ImportTemplate(1, "销售订单-普通商品导入模版",
  "o_w-140e3c1f41c94f238196539558e25bf7", null);
Optional<ImportTemplate> optionalImportTemplate = Optional.ofNullable(importTemplate);

值得注意的是，当参数为null时，调用of方法会抛NullPointerException异常，但调用ofNullable方法不会（更符合使用场景），因此推荐使用ofNullable方法：

ImportTemplate importTemplate = null;
Optional<ImportTemplate> optionalImportTemplate = Optional.of(importTemplate);

2.2 判断是否有值

可以调用isPresent方法来判断对象是否有值（不为null），使用方法如下所示：

ImportTemplate importTemplate = null;
Optional<ImportTemplate> optionalImportTemplate = Optional.ofNullable(importTemplate);

System.out.println(optionalImportTemplate.isPresent());

以上代码的输出结果为：

ImportTemplate importTemplate = new ImportTemplate(1, "销售订单-普通商品导入模版",
  "o_w-140e3c1f41c94f238196539558e25bf7", null);
Optional<ImportTemplate> optionalImportTemplate = Optional.ofNullable(importTemplate);

System.out.println(optionalImportTemplate.isPresent());

以上代码的输出结果为：

看下isPresent的源码，逻辑非常简单，就是判断了我们传入的对象是否有值，即不为null：

/**
 * Return {@code true} if there is a value present, otherwise {@code false}.
 *
 * @return {@code true} if there is a value present, otherwise {@code false}
 */
public boolean isPresent() {
 return value != null;
}

2.3 获取值

可以调用get方法来获取对象的有值，使用方法如下所示：

ImportTemplate importTemplate = new ImportTemplate(1, "销售订单-普通商品导入模版",
  "o_w-140e3c1f41c94f238196539558e25bf7", null);
Optional<ImportTemplate> optionalImportTemplate = Optional.ofNullable(importTemplate);
System.out.println(optionalImportTemplate.get());

以上代码的输出结果为：

值得注意的是，当我们传入的对象为null时，调用get方法会抛出java.util.NoSuchElementException异常，而不是返回null。

ImportTemplate importTemplate = null;
Optional<ImportTemplate> optionalImportTemplate = Optional.ofNullable(importTemplate);
System.out.println(optionalImportTemplate.get());

以上代码的输出结果为：

看下get方法的源码，就可以知道原因：

public T get() {
 if (value == null) {
  throw new NoSuchElementException("No value present");
 }
 return value;
}

2.4 先用isPresent，再用get（不推荐）

然后我们回顾下文初的代码：

ImportTemplate importTemplate = getImportTemplateById(1);
if (importTemplate != null) {
 System.out.println(importTemplate.getUrl());
}

可能很多同学会把代码优化为下面这样的写法：

Optional<ImportTemplate> optionalImportTemplate = Optional.ofNullable(getImportTemplateById(1));
if (optionalImportTemplate.isPresent()) {
 System.out.println(optionalImportTemplate.get().getUrl());
}

不推荐这么使用，因为判断的地方没减少，而且还不如原来看起来清晰。

2.5 ifPresent（推荐）

那该怎么优化呢？答案就是使用ifPresent方法，该方法接收一个Consumer类型的参数，当值不为null时，就执行，当值为null时，就不执行，源码如下所示：

public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
 if (value != null)
  consumer.accept(value);
}

优化之后的代码如下所示：

Optional<ImportTemplate> optionalImportTemplate = Optional.ofNullable(getImportTemplateById(1));
optionalImportTemplate.ifPresent(importTemplate -> System.out.println(importTemplate.getUrl()));

当然，也可以写更多的逻辑：

Optional<ImportTemplate> optionalImportTemplate = Optional.ofNullable(getImportTemplateById(1));
optionalImportTemplate.ifPresent(importTemplate -> {
 System.out.println(importTemplate.getTemplateId());
 System.out.println(importTemplate.getTemplateName());
 System.out.println(importTemplate.getUrl());
 System.out.println(importTemplate.getRemark());
});

2.6 自定义默认值

Optional类提供了以下2个方法来自定义默认值，用于当对象为null时，返回自定义的对象：

  • orElse
  • orElseGet

先来看下orElse方法的使用：

public static void main(String[] args) {
 ImportTemplate importTemplate = null;
 ImportTemplate firstImportTemplate = Optional.ofNullable(importTemplate)
   .orElse(getDefaultTemplate());
 System.out.println(firstImportTemplate);

 importTemplate = new ImportTemplate(2, "销售订单-不定规格商品导入模版", "o_w-a7109db89f8d4508b4c6202889a1a2c1", null);

 ImportTemplate secondImportTemplate = Optional.ofNullable(importTemplate)
   .orElse(getDefaultTemplate());
 System.out.println(secondImportTemplate);
}

public static ImportTemplate getDefaultTemplate() {
 System.out.println("getDefaultTemplate");
 return new ImportTemplate(1, "销售订单-普通商品导入模版", "o_w-140e3c1f41c94f238196539558e25bf7", null);
}

输出结果：

再来看下orElseGet方法的使用：

public static void main(String[] args) {
 ImportTemplate importTemplate = null;
 ImportTemplate firstImportTemplate = Optional.ofNullable(importTemplate)
   .orElseGet(() -> getDefaultTemplate());
 System.out.println(firstImportTemplate);

 importTemplate = new ImportTemplate(2, "销售订单-不定规格商品导入模版", "o_w-a7109db89f8d4508b4c6202889a1a2c1", null);

 ImportTemplate secondImportTemplate = Optional.ofNullable(importTemplate)
   .orElseGet(() -> getDefaultTemplate());
 System.out.println(secondImportTemplate);
}

public static ImportTemplate getDefaultTemplate() {
 System.out.println("getDefaultTemplate");
 return new ImportTemplate(1, "销售订单-普通商品导入模版", "o_w-140e3c1f41c94f238196539558e25bf7", null);
}

输出结果：

从输出结果看，2个方法好像差不多，第1次调用都返回了默认模版，第2次调用都返回了传入的模版，但其实仔细观察，你会发现当使用

orElse方法时，getDefaultTemplate方法执行了2次，但调用orElseGet方法时，getDefaultTemplate方法只执行了2次（只在第1次传入模版为null时执行了）。

为什么会这样呢？带着这个疑问，我们看下这2个方法的源码，其中orElse方法的源码如下所示：

public T orElse(T other) {
 return value != null ? value : other;
}

可以看到，参数other是个对象，这个参数肯定是要传的，但只有value为空时，才会用到（返回）这个对象。

orElseGet方法的源码如下所示：

public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {
 return value != null ? value : other.get();
}

可以看到，参数other并不是直接传入对象，如果value为null，才会执行传入的参数获取对象，如果不为null，直接返回value。

2.7 自定义异常

Optional类提供了orElseThrow方法，用于当传入的对象为null时，抛出自定义的异常，使用方法如下所示：

public static void main(String[] args) {
 ImportTemplate importTemplate = new ImportTemplate(2, "销售订单-不定规格商品导入模版", "o_w-a7109db89f8d4508b4c6202889a1a2c1", null);
 ImportTemplate firstImportTemplate = Optional.ofNullable(importTemplate)
   .orElseThrow(() -> new IndexOutOfBoundsException());
 System.out.println(firstImportTemplate);

 importTemplate = null;

 ImportTemplate secondImportTemplate = Optional.ofNullable(importTemplate)
   .orElseThrow(() -> new IndexOutOfBoundsException());
 System.out.println(secondImportTemplate);
}

输出结果：

2.8 过滤数据

Optional类提供了filter方法来过滤数据，该方法接收一个Predicate参数，返回匹配条件的数据，如果不匹配条件，返回一个空的Optional，使用方法如下所示：

public static void main(String[] args) {
 ImportTemplate importTemplate = getImportTemplateById(1);
 Optional<ImportTemplate> filterById = Optional.ofNullable(importTemplate)
   .filter(f -> f.getTemplateId() == 1);
 System.out.println(filterById.isPresent());

 Optional<ImportTemplate> filterByName = Optional.ofNullable(importTemplate)
   .filter(f -> f.getTemplateName().contains("发货单"));
 System.out.println(filterByName.isPresent());
}

public static ImportTemplate getImportTemplateById(int id) {
 return new ImportTemplate(1, "销售订单-普通商品导入模版", "o_w-140e3c1f41c94f238196539558e25bf7", null);
}

输出结果：

2.9 转换值

Optional类提供了以下2个方法来转换值：

  • map
  • flatMap

map方法的使用方法如下所示：

public static void main(String[] args) {
 ImportTemplate importTemplate = getImportTemplateById(1);
 Optional<String> optionalUrl = Optional.ofNullable(importTemplate)
   .map(f -> "url:" + f.getUrl());
 System.out.println(optionalUrl.isPresent());
 System.out.println(optionalUrl.get());
}

public static ImportTemplate getImportTemplateById(int id) {
 return new ImportTemplate(1, "销售订单-普通商品导入模版", "o_w-140e3c1f41c94f238196539558e25bf7", null);
}

输出结果：

flatMap方法和map方法类似，不过它支持传入Optional，使用方法如下所示：

public static void main(String[] args) {
 ImportTemplate importTemplate = getImportTemplateById(1);
 Optional<String> optionalUrl = Optional.ofNullable(importTemplate)
   .flatMap(f -> Optional.ofNullable(f.getUrl()));
 System.out.println(optionalUrl.isPresent());
 System.out.println(optionalUrl.get());
}

public static ImportTemplate getImportTemplateById(int id) {
 return new ImportTemplate(1, "销售订单-普通商品导入模版", "o_w-140e3c1f41c94f238196539558e25bf7", null);
}

输出结果：

3. 总结

对于程序员来说，一不注意就会出现NullPointerException异常，避免它的方式也很简单，比如使用前判断不能为空：

public static void main(String[] args) {
 ImportTemplate importTemplate = getImportTemplateById(1);
 if (importTemplate != null) {
  System.out.println(importTemplate.getUrl());
 }
}

比如为空时，直接返回（或者返回默认值）：

public static void main(String[] args) {
 ImportTemplate importTemplate = getImportTemplateById(1);
 if (importTemplate == null) {
  return;
 }
 System.out.println(importTemplate.getUrl());
}

比如，使用本文中的Optional。

使用哪种方式不重要，尽可能地避免NullPointerException异常才重要。

4. 参考

理解、学习与使用 Java 中的 Optional

总结

到此这篇关于Java中Optional使用的文章就介绍到这了,更多相关Java Optional使用内容请搜索自学编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持自学编程网！

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