【Java 8】优雅的解决空指针NullPointerException —— Optional API的详解与使用示例

一、Java 8 为什么引入Optional类？

null在Java中是一个合法值，目的是为了表示变量值的缺失。但对null的引用会引起NullPointerException(空指针异常)。在Java8以前，Java程序员操作对象时，为了避免错误引用null造成的空指针异常，往往需要一系列繁杂冗余的判空操作，增加了许多重复代码，降低了代码可读性，于是Java 8 引入Optional，优雅简洁的对null值进行处理。

为了便于理解和说明，本文将用以下的模型进行讲解：

假设有以下嵌套对象：人持有车，车持有保险，保险有名字属性。

public class Person {
   
    private Car car;
    public Car getCar() {
    return car; }
}
public class Car {
   
    private Insurance insurance;
    public Insurance getInsurance() {
    return insurance; }
   
}
public class Insurance {
   
    private String name;
    public String getName() {
    return name; }
}

假设要获取某一Person对象的车的保险的名字：

public String getCarInsuranceName(Person person) {
   
    return person.getCar().getInsurance().getName();
}

上面代码看似正常，但实际情况是getCar()和getInsurance()方法都可能返回null值，导致后续引用引起空指针异常。

Java 8 以前是怎么处理以保证null安全的呢：

1） 过多的 if 嵌套：

  public String getCarInsuranceName(Person person) {
   
    if (person != null) {
   
      Car car = person.getCar();
      if (car != null) {
   
        Insurance insurance = car.getInsurance();
        if (insurance != null) {
   
          return insurance.getName();
        }
      }
    }
    return "Unknown";
  }

或者：

2）过多的 return语句：

	public String getCarInsuranceName(Person person) {
   
        if (person == null) {
   
            return "Unknown";
        }
        Car car = person.getCar();
        if (car == null) {
   
            return "Unknown";
        }
        Insurance insurance = car.getInsurance();
        if (insurance == null) {
   
            return "Unknown";
        }
        return insurance.getName();
    }

接下来让我们进入下一章，了解Optional类，看看Optional类是怎样处理上述情形的。

二、什么是Optional类？

Java 8 中引入了一个新的类java.util.Optional<T>。可以理解为这是一个封装普通类对象(包括空值null)的容器类，Optional 对象最多只包含一个值。举例说明：

如果你知道一个人可能有也可能没有车，那么Person类内部的car变量就不应该声明为Car，当某人没有车时把null引用赋值给它，而是应该像下图那样直接将其声明为Optional<Car>类型。变量存在时，Optional类只是对类简单封装。变量不存在时，缺失的值会被建模成一个“空” 的Optional对象，由方法Optional.empty()返回。

使用Optional重新定义Person/Car/Insurance的数据模型：

public class Person {
   
  	// 人可能有车，也可能没有车，因此将这个字段声明为Optional
    private Optional<Car> car;