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  • Java8新特性之空指针异常的克星Optional类

    Java8新特性之空指针异常的克星Optional类

    Java8新特性系列我们已经介绍了Stream、Lambda表达式、DateTime日期时间处理,最后以“NullPointerException” 的克星Optional类的讲解来收尾。

    背景

    作为开发人员每天与NullPointerException斗智斗勇。每接收到参数或调用方法获得值得判断一下是否为null。稍不留意,空指针异常就像幽灵一样出现了。

    这篇文章我们来学习Java8是如何通过Optional类来避免空指针异常的。

    先来看一下不使用Optional类时,我们为了防止NullPointerException会怎么处理。

    public String getParentName(Person son) {
        if (son != null) {
            Person parent = son.getParent();
            if (parent != null) {
                return parent.getUsername();
            } else {
                return "--";
            }
        }
    
        return "--";
    }

    为了防止出现异常,需要不停的判断对象是否为null。但如果业务逻辑比较复杂,会涌现出大量的ifelse。看似逻辑缜密,但易读性却并不高。

    为了解决相关问题,在Effective Java中建议若方法返回类型为集合,则通过返回空集合以避免 NullPointerException,真是煞费苦心。

    先看一下上面的代码使用Optional之后会变成什么样子。

    public String getParentNameWithOptional(Person son) {
        return Optional.ofNullable(son).map(Person::getParent).map(Person::getUsername).orElse("--");
    }

    对照一下代码,看看神不神奇?!

    Optional类简介

    java.util.Optional类的引入很好的解决空指针异常,类声明如下:

    public final class Optional<T> {}

    java.util.Optional类是一个封装了Optional值的容器对象,Optional值可以为null,如果值存在,调用isPresent()方法返回true,调用get()方法可以获取值。

    通过源代码会发现,它并没有实现java.io.Serializable接口,因此应避免在类属性中使用,防止意想不到的问题。

    除了Optional类之外,还扩展了一些常用类型的Optional对象,比如:OptionalDouble、OptionalInt、OptionalLong。用法基本上相似。

    下面通过具体的操作和功能来了解Optional类。

    创建Optional对象

    创建Optional对象有三种方法:empty()、of()、ofNullable(),均为静态方法。

    如果Optional对象没有值则用empty()方法。

    Optional empty = Optional.empty();

    如果确定Optional对象的值不为null,则可用of()方法。

    Optional stringOptional = Optional.of("Hello 公众号:程序新视界");

    如果不确定Optional对象的值是否为null,则可用ofNullable()。比如上面,不确定Person对象是不否null,就用了ofNullable()方法。当然,也可以直接给该方法传null。

    Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);

    此时,通过调用其isPresent方法可以查看该Optional中是否值为null。

    boolean bool = ofNullOptional.isPresent();
    System.out.println(bool);

    此时如果直接调用get方法获取值,则会抛出异常。

    ofNullOptional.get();

    get获取Optional中的值

    通过get方法可获取Optional中的值,但如果值为null,则会抛出异常。

    Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);
    ofNullOptional.get();

    异常信息:

    java.util.NoSuchElementException: No value present
        at java.util.Optional.get(Optional.java:135)
    ...

    此时,需要另外一个方法的辅助:isPresent()。该方法可判定Optional中是否有值,如果有则返回true,如果没有则返回false。

    Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);
    boolean bool = ofNullOptional.isPresent();
    if(bool){
        ofNullOptional.get();
    }

    map获取Optional中的值

    对于对象操作,也可以通过map来获取值,最开始简化的例子就是如此。

    Optional<Person> sonOptional = Optional.ofNullable(son);
    System.out.println(sonOptional.map(Person::getUsername));

    map方法,如果有值,则对其执行调用映射函数得到返回值。如果返回值不为null,则创建包含映射返回值的Optional作为map方法返回值,否则返回空Optional。

    flatMap获取Optional中的值

    如果有值,则返回Optional类型返回值,否则返回空Optional。flatMap与map方法类似。但flatMap中的mapper返回值必须是Optional。调用结束时,flatMap不会对结果用Optional封装。

    Optional<Person> sonOptional = Optional.ofNullable(son);
    sonOptional.flatMap(OptionalTest::getOptionalPerson);

    调用的是当前类OptionalTest的另外一个方法:

    public static Optional<Person> getOptionalPerson(Person person){
        return Optional.ofNullable(person);
    }

    orElse获取Optional中的值

    orElse方法,如果有值就返回,否则返回一个给定的值作为默认值;

    Optional.empty().orElse("--");

    上面这种情况就会返回“--”。

    在此,这种操作与三目运算效果一样。

    str != null ? str : "--"

    orElseGet获取Optional中的值

    orElseGet()方法与orElse()方法作用类似,但生成默认值的方式不同。该方法接受一个Supplier<? extends T>函数式接口参数,用于生成默认值;

    Optional.empty().orElseGet(() -> {
                String a = "关注";
                String b = "公众号:程序新视界";
                return a + b;
            });

    很显然,这里可以处理更多的业务逻辑。

    orElseThrow获取Optional中的值

    orElseThrow()方法与get()方法类似,当值为null时调用会抛出NullPointerException异常,但该方法可以指定抛出的异常类型。

    Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException("请先关注公众号!"));

    此时打印异常信息为:

    Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException("请先关注公众号!"));

    判断并执行操作

    ifPresent方法,可对值进行判断然后打印,接收参数为Consumer<? super T>函数式接口。

    Optional.of("公众号:程序新视界").ifPresent(System.out::println);

    当然,也可以在函数中执行其他复杂操作:

    Optional.of("公众号:程序新视界").ifPresent((val)->{
                System.out.println("欢迎关注" + val);
            });

    filter()方法过滤

    filter()方法可用于判断Optional对象是否满足给定条件,一般用于条件过滤:

    Optional.of("公众号:程序新视界").filter((val)->{
        return val.contains("程序新视界");
    });
    // 简化写法
    Optional.of("公众号:程序新视界").filter((val)-> val.contains("程序新视界"));

    使用误区

    关于使用Optional的误区有以下:

    • 正确的使用创建方法,不确定是否为null时尽量选择ofNullable方法。
    • 避免用在成员变量上(原因上面已经提到);
    • 避免直接调用Optional对象的get和isPresent方法;

    最后一条可能难理解,试想一下如果先用isPresent方法获得是否存在,然后决定是否调用get方法和之前的ifelse判断并无二致。

    Java8提倡函数式编程,新增的许多API都可以用函数式编程表示,Optional类也是其中之一。

    小结

    至此,Java8新特性相关的内容便完结了。

    Java8新特性系列相关文章:

    关注公众号“程序新视界”,回复“001”,获得整个《Java8新特性系列》的PDF版本。

    原文链接:《Java8新特性之空指针异常的克星Optional类

     

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