解决NPE：Java8的Optional 类

一、简述

Optional 的完整路径是 java.util.Optional，使用它是为了避免代码中的if (null != obj) { }这样范式的代码，可以采用链式编程的风格。而且通过 Optional 中提供的 filter 方法可以判断对象是否符合条件，在符合条件的情况下才会返回，map 方法可以在返回对象前修改对象中的属性。

本质上，Optional 是一个包含有可选值的包装类，这意味着 Optional 类既可以含有对象也可以为空。Optional 是 Java 实现函数式编程的强劲一步，并且帮助在范式中实现。但是 Optional 的意义显然不止于此。任何访问对象方法或属性的调用都可能导致 NPE。如下：

String result = obj.getName().getAnswer();

为确保不触发异常，就得在访问每一个值之前对其进行明确地检查，就是使用 if else 对 obj 等值进行判断是否为 null，这很容易就变得冗长，难以维护。为了简化这个过程，Google 公司著名的 Guava 项目引入了 Optional 类，Guava 通过使用检查空值的方式来防止代码污染，并鼓励程序员写更干净的代码。Optional 实际上是个容器：它可以保存类型 T 的值，或者仅仅保存保存null。Optional 提供很多有用的方法，这样就不用显式进行空值检测。上面的代码使用 Optional 之后如下：

String result = Optional.ofNullable(obj).map(Person::getName).map(Answer::getAnswer).orElse("--");

二、Optional 类简介

java.util.Optional类的引入很好的解决了 NPE，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() 返回 true，调用 get() 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。

三、创建 Optional 对象

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

1️⃣如果 Optional 对象没有值，则用 empty()。

Optional empty = Optional.empty();

2️⃣如果确定 Optional 对象的值不为 null，则可用 of()。

Optional strOptional = Optional.of("HelloWorld");
System.out.println(strOptional.get());//HelloWorld

3️⃣如果不确定 Optional 对象的值是否为 null，则可用 ofNullable()。当然，也可以直接给该方法传 null。

Optional ono = Optional.ofNullable(null);

四、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。

五、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。

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。

六、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：

七、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。如下这种情况就会返回“–”。

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

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() 与 orElse() 作用类似，但生成默认值的方式不同。该方法接受一个 Supplier 函数式接口参数，用于生成默认值：

Optional.empty().orElseGet(()->{
       String a = "hello";
       String b = "world";
       return a + b ;
    });

很显然，这里可以处理更多的业务逻辑。

八、orElseThrow 获取 Optional 中的值

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

Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException("hello"));

此时打印异常信息为：

Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException("hello"));

九、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 函数式接口。

Optional.of("HelloWorld").ifPresent(System.out::println);

当然，也可以在函数中执行其他复杂操作：

Optional.of("HelloWorld").ifPresent((val)->{
      System.out.println("hello"+val);
   });

十、filter() 过滤

filter() 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("HelloWorld").filter((val)->{
        return val.contains("hello");
    });
//简写
Optional.of("HelloWorld").filter((val)-> val.contains("HelloWorld"));

十一、使用误区

• 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。