詳解JAVA中的OPTIONAL
本質上，這是一個包含有可選值的包裝類，這意味著 Optional 類既可以含有對象也可以為空。
Optional 是 Java 實現函數式編程的強勁一步，并且幫助在范式中實現。但是 Optional 的意義顯然不止于此。
我們從一個簡單的用例開始。在 Java 8 之前，任何訪問對象方法或屬性的調用都可能導致NullPointerException：
String isocode = user.getAddress().getCountry().getIsocode().toUpperCase();
在這個小示例中，如果我們需要確保不觸發異常，就得在訪問每一個值之前對其進行明確地檢查：
if (user != null) { Address address = user.getAddress(); if (address != null) {Country country = address.getCountry();if (country != null) { String isocode = country.getIsocode(); if (isocode != null) {isocode = isocode.toUpperCase(); }} }}
你看到了，這很容易就變得冗長，難以維護。
為了簡化這個過程，我們來看看用Optional 類是怎么做的。從創建和驗證實例，到使用其不同的方法，并與其它返回相同類型的方法相結合，下面是見證Optional 奇跡的時刻。
二、創建Optional 實例重申一下，這個類型的對象可能包含值，也可能為空。你可以使用同名方法創建一個空的 Optional。
@Test(expected = NoSuchElementException.class)public void whenCreateEmptyOptional_thenNull() { Optional<User> emptyOpt = Optional.empty(); emptyOpt.get();}
毫不奇怪，嘗試訪問emptyOpt變量的值會導致NoSuchElementException。
你可以使用of()和 ofNullable() 方法創建包含值的Optional。兩個方法的不同之處在于如果你把null值作為參數傳遞進去，of()方法會拋出NullPointerException：
@Test(expected = NullPointerException.class)public void whenCreateOfEmptyOptional_thenNullPointerException() { Optional<User> opt = Optional.of(user);}
你看，我們并沒有完全擺脫NullPointerException。因此，你應該明確對象不為null 的時候使用of()。
如果對象即可能是null也可能是非 null，你就應該使用ofNullable()方法：
Optional<User> opt = Optional.ofNullable(user);2.1、訪問Optional對象的值
從Optional實例中取回實際值對象的方法之一是使用get()方法：
@Testpublic void whenCreateOfNullableOptional_thenOk() { String name = 'John'; Optional<String> opt = Optional.ofNullable(name); assertEquals('John', opt.get());}
不過，你看到了，這個方法會在值為null的時候拋出異常。要避免異常，你可以選擇首先驗證是否有值：
@Testpublic void whenCheckIfPresent_thenOk() { User user = new User('john@gmail.com', '1234'); Optional<User> opt = Optional.ofNullable(user); assertTrue(opt.isPresent()); assertEquals(user.getEmail(), opt.get().getEmail());}
檢查是否有值的另一個選擇是ifPresent()方法。該方法除了執行檢查，還接受一個Consumer(消費者) 參數，如果對象不是空的，就對執行傳入的 Lambda 表達式：
opt.ifPresent( u -> assertEquals(user.getEmail(), u.getEmail()));
這個例子中，只有 user 用戶不為 null 的時候才會執行斷言。
接下來，我們來看看提供空值的方法。
2.2、返回默認值Optional類提供了 API 用以返回對象值，或者在對象為空的時候返回默認值。
這里你可以使用的第一個方法是orElse()，它的工作方式非常直接，如果有值則返回該值，否則返回傳遞給它的參數值：
@Testpublic void whenEmptyValue_thenReturnDefault() { User user = null; User user2 = new User('anna@gmail.com', '1234'); User result = Optional.ofNullable(user).orElse(user2); assertEquals(user2.getEmail(), result.getEmail());}
這里user對象是空的，所以返回了作為默認值的user2。
如果對象的初始值不是 null，那么默認值會被忽略：
@Testpublic void whenValueNotNull_thenIgnoreDefault() { User user = new User('john@gmail.com','1234'); User user2 = new User('anna@gmail.com', '1234'); User result = Optional.ofNullable(user).orElse(user2); assertEquals('john@gmail.com', result.getEmail());}
第二個同類型的API 是orElseGet()—— 其行為略有不同。這個方法會在有值的時候返回值，如果沒有值，它會執行作為參數傳入的Supplier(供應者)函數式接口，并將返回其執行結果：
User result = Optional.ofNullable(user).orElseGet( () -> user2);2.3、orElse()和orElseGet()的不同之處
乍一看，這兩種方法似乎起著同樣的作用。然而事實并非如此。我們創建一些示例來突出二者行為上的異同。
我們先來看看對象為空時他們的行為：
@Testpublic void givenEmptyValue_whenCompare_thenOk() { User user = null logger.debug('Using orElse'); User result = Optional.ofNullable(user).orElse(createNewUser()); logger.debug('Using orElseGet'); User result2 = Optional.ofNullable(user).orElseGet(() -> createNewUser());}private User createNewUser() { logger.debug('Creating New User'); return new User('extra@gmail.com', '1234');}
上面的代碼中，兩種方法都調用了createNewUser()方法，這個方法會記錄一個消息并返回User對象。
代碼輸出如下：
Using orElse
Creating New User
Using orElseGet
Creating New User
由此可見，當對象為空而返回默認對象時，行為并無差異。
我們接下來看一個類似的示例，但這里Optional 不為空：
@Testpublic void givenPresentValue_whenCompare_thenOk() { User user = new User('john@gmail.com', '1234'); logger.info('Using orElse'); User result = Optional.ofNullable(user).orElse(createNewUser()); logger.info('Using orElseGet'); User result2 = Optional.ofNullable(user).orElseGet(() -> createNewUser());}
這次的輸出：
Using orElse
Creating New User
Using orElseGet
這個示例中，兩個Optional 對象都包含非空值，兩個方法都會返回對應的非空值。不過，orElse()方法仍然創建了User對象。與之相反，orElseGet()方法不創建User對象。
在執行較密集的調用時，比如調用Web 服務或數據查詢，這個差異會對性能產生重大影響。
2.4、返回異常除了orElse()和orElseGet()方法，Optional 還定義了orElseThrow()API —— 它會在對象為空的時候拋出異常，而不是返回備選的值：
@Test(expected = IllegalArgumentException.class)public void whenThrowException_thenOk() { User result = Optional.ofNullable(user) .orElseThrow( () -> new IllegalArgumentException());}
這里，如果user值為 null，會拋出IllegalArgumentException。
這個方法讓我們有更豐富的語義，可以決定拋出什么樣的異常，而不總是拋出NullPointerException。
現在我們已經很好地理解了如何使用 Optional，我們來看看其它可以對Optional值進行轉換和過濾的方法。
三、轉換值有很多種方法可以轉換Optional 的值。我們從map()和flatMap()方法開始。
先來看一個使用map()API 的例子：
@Testpublic void whenMap_thenOk() { User user = new User('anna@gmail.com', '1234'); String email = Optional.ofNullable(user) .map(u -> u.getEmail()).orElse('default@gmail.com'); assertEquals(email, user.getEmail());}
map()對值應用(調用)作為參數的函數，然后將返回的值包裝在Optional中。這就使對返回值進行鏈試調用的操作成為可能 —— 這里的下一環就是orElse()。
相比這下，flatMap()也需要函數作為參數，并對值調用這個函數，然后直接返回結果。
下面的操作中，我們給User類添加了一個方法，用來返回Optional：
public class User {private String position; public Optional<String> getPosition() {return Optional.ofNullable(position); } //...}
既然 getter 方法返回 String 值的Optional，你可以在對User的 Optional對象調用flatMap()時，用它作為參數。其返回的值是解除包裝的 String 值：
@Testpublic void whenFlatMap_thenOk() { User user = new User('anna@gmail.com', '1234'); user.setPosition('Developer'); String position = Optional.ofNullable(user) .flatMap(u -> u.getPosition()).orElse('default'); assertEquals(position, user.getPosition().get());}3.1、過濾值
除了轉換值之外，Optional 類也提供了按條件“過濾”值的方法。
filter()接受一個Predicate參數，返回測試結果為 true 的值。如果測試結果為 false，會返回一個空的Optional。
來看一個根據基本的電子郵箱驗證來決定接受或拒絕User(用戶)的示例：
@Testpublic void whenFilter_thenOk() { User user = new User('anna@gmail.com', '1234'); Optional<User> result = Optional.ofNullable(user) .filter(u -> u.getEmail() != null && u.getEmail().contains('@')); assertTrue(result.isPresent());}
如果通過過濾器測試，result對象會包含非空值。
四、Optional類的鏈式方法為了更充分的使用Optional，你可以鏈接組合其大部分方法，因為它們都返回相同類似的對象。
我們使用Optional 重寫最早介紹的示例。
首先，重構類，使其 getter 方法返回Optional引用：
public class User { private Address address; public Optional<Address> getAddress() {return Optional.ofNullable(address); } // ...}public class Address { private Country country; public Optional<Country> getCountry() {return Optional.ofNullable(country); } // ...}
上面的嵌套結構可以用下面的圖來表示：
現在可以刪除null檢查，替換為Optional的方法：
@Testpublic void whenChaining_thenOk() { User user = new User('anna@gmail.com', '1234'); String result = Optional.ofNullable(user) .flatMap(u -> u.getAddress()) .flatMap(a -> a.getCountry()) .map(c -> c.getIsocode()) .orElse('default'); assertEquals(result, 'default');}
上面的代碼可以通過方法引用進一步縮減：
String result = Optional.ofNullable(user) .flatMap(User::getAddress) .flatMap(Address::getCountry) .map(Country::getIsocode) .orElse('default');
結果現在的代碼看起來比之前采用條件分支的冗長代碼簡潔多了。
五、Java 9 增強我們介紹了Java 8 的特性，Java 9 為 Optional 類添加了三個方法：or()、ifPresentOrElse()和stream()。
or()方法與orElse()和orElseGet()類似，它們都在對象為空的時候提供了替代情況。or()的返回值是由Supplier參數產生的另一個Optional對象。
如果對象包含值，則 Lambda 表達式不會執行：
@Testpublic void whenEmptyOptional_thenGetValueFromOr() { User result = Optional.ofNullable(user) .or( () -> Optional.of(new User('default','1234'))).get(); assertEquals(result.getEmail(), 'default');}
上面的示例中，如果user變量是 null，它會返回一個Optional，它所包含的User對象，其電子郵件為 “default”。
ifPresentOrElse()方法需要兩個參數：一個Consumer和一個Runnable。如果對象包含值，會執行Consumer的動作，否則運行Runnable。
如果你想在有值的時候執行某個動作，或者只是跟蹤是否定義了某個值，那么這個方法非常有用：
Optional.ofNullable(user).ifPresentOrElse( u -> logger.info('User is:' + u.getEmail()), () -> logger.info('User not found'));
最后介紹的是新的stream()方法，它通過把實例轉換為Stream對象，讓你從廣大的StreamAPI 中受益。如果沒有值，它會得到空的Stream；有值的情況下，Stream則會包含單一值。
我們來看一個把Optional處理成Stream的例子：
@Testpublic void whenGetStream_thenOk() { User user = new User('john@gmail.com', '1234'); List<String> emails = Optional.ofNullable(user) .stream() .filter(u -> u.getEmail() != null && u.getEmail().contains('@')) .map( u -> u.getEmail()) .collect(Collectors.toList()); assertTrue(emails.size() == 1); assertEquals(emails.get(0), user.getEmail());}
這里對Stream的使用帶來了其filter()、map()和collect()接口，以獲取List。
六、Optional 應該怎樣用？在使用Optional的時候需要考慮一些事情，以決定什么時候怎樣使用它。
重要的一點是Optional不是Serializable。因此，它不應該用作類的字段。
如果你需要序列化的對象包含Optional值，Jackson庫支持把Optional當作普通對象。也就是說，Jackson會把空對象看作null，而有值的對象則把其值看作對應域的值。這個功能在jackson-modules-java8項目中。
它在另一種情況下也并不怎么有用，就是在將其類型用作方法或構建方法的參數時。這樣做會讓代碼變得復雜，完全沒有必要：
User user = new User('john@gmail.com', '1234', Optional.empty());
使用重載方法來處理非要的參數要容易得多。
Optional主要用作返回類型。在獲取到這個類型的實例后，如果它有值，你可以取得這個值，否則可以進行一些替代行為。
Optional類有一個非常有用的用例，就是將其與流或其它返回Optional的方法結合，以構建流暢的API。
我們來看一個示例，使用Stream返回Optional對象的findFirst()方法：
@Testpublic void whenEmptyStream_thenReturnDefaultOptional() { List<User> users = new ArrayList<>(); User user = users.stream().findFirst().orElse(new User('default', '1234')); assertEquals(user.getEmail(), 'default');}七、總結
Optional是 Java 語言的有益補充 —— 它旨在減少代碼中的NullPointerExceptions，雖然還不能完全消除這些異常。
它也是精心設計，自然融入 Java 8 函數式支持的功能。
總的來說，這個簡單而強大的類有助于創建簡單、可讀性更強、比對應程序錯誤更少的程序。
以上就是詳解JAVA中的OPTIONAL的詳細內容，更多關于JAVA OPTIONAL的資料請關注好吧啦網其它相關文章！
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