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java-8-实战读书笔记-第十章-用Optional取代null

jiezi

一、Optional 类入门

Java 8 中引入了一个新的类 java.util.Optional<T>。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。

二、应用 Optional 的几种模式

1. 创建 Optional 对象

(1) 声明一个空的 Optional

正如前文已经提到，你可以通过静态工厂方法 Optional.empty，创建一个空的 Optional 对象：

Optional<Car> optCar = Optional.empty();

(2) 依据一个非空值创建 Optional

你还可以使用静态工厂方法 Optional.of，依据一个非空值创建一个 Optional 对象：

Optional<Car> optCar = Optional.of(car);

如果 car 是一个 null，这段代码会立即抛出一个 NullPointerException，而不是等到你试图访问 car 的属性值时才返回一个错误。

(3) 可接受 null 的 Optional

最后，使用静态工厂方法 Optional.ofNullable，你可以创建一个允许 null 值的 Optional 对象：

Optional<Car> optCar = Optional.ofNullable(car);

如果 car 是 null，那么得到的 Optional 对象就是个空对象。

Optional 提供了一个 get 方法用于获取 Optional 变量中的值，不过 get 方法在遭遇到空的 Optional 对象时也会抛出异常，所以不按照约定的方式使用它，又会让我们再度陷入由 null 引起的代码维护的梦魇。

2. 使用 map 从 Optional 对象中提取和转换值

比如，你可能想要从 insurance 公司对象中提取公司的名称。提取名称之前，你需要检查 insurance 对象是否为 null，代码如下所示：

String name = null; 
if(insurance != null){name = insurance.getName(); 
}

用 Optional 实现：

Optional<Insurance> optInsurance = Optional.ofNullable(insurance); 
Optional<String> name = optInsurance.map(Insurance::getName);

原理示意：

3. 使用 flatMap 链接 Optional 对象

Optional<Person> optPerson = Optional.of(person); 
Optional<String> name = 
 optPerson.map(Person::getCar) // 编译无法通过
 .map(Car::getInsurance) 
 .map(Insurance::getName);

不幸的是，这段代码无法通过编译。为什么呢？optPerson 是 Optional<Person> 类型的变量，调用 map 方法应该没有问题。但 getCar 返回的是一个 Optional<Car> 类型的对象，这意味着 map 操作的结果是一个 Optional<Optional<Car>> 类型的对象。因此，它对 getInsurance 的调用是非法的，因为最外层的 optional 对象包含了另一个 optional 对象的值，而它当然不会支持 getInsurance 方法。
正确做法：

public String getCarInsuranceName(Optional<Person> person) {return person.flatMap(Person::getCar) 
 .flatMap(Car::getInsurance) 
 .map(Insurance::getName) //Insurance::getName 返回的是 String 类型，不是 Optional
// 返回的 Optional 可能是两种情况：如果调用链上的任何一个
// 方法返回一个空的 Optional，那么结果就为空，否则返回的值就是你期望的保险公司的名称。.orElse("Unknown"); 
}

在域模型中使用 Optional，以及为什么它们无法序列化
由于 Optional 类设计时就没特别考虑将其作为类的字段使用，所以它也并未实现 Serializable 接口。
如果你一定要实现序列化的域模型，作为替代方案，我们建议你像下面这个例子那样，提供一个能访问声明为 Optional、变量值可能缺失的接口，代码清单如下：

public class Person { 
 private Car car; 
 public Optional<Car> getCarAsOptional() {return Optional.ofNullable(car); 
 } 
}

4. 默认行为及解引用 Optional 对象

Optional 类提供了多种方法读取 Optional 实例中的变量值。

  • get()是这些方法中最简单但又最不安全的方法。如果变量存在，它直接返回封装的变量值，否则就抛出一个 NoSuchElementException 异常。
  • orElse(T other)是我们在代码清单 10- 5 中使用的方法，正如之前提到的，它允许你在 Optional 对象不包含值时提供一个默认值。
  • orElseGet(Supplier<? extends T> other)是 orElse 方法的延迟调用版，Supplier 方法只有在 Optional 对象不含值时才执行调用。如果创建默认值是件耗时费力的工作，你应该考虑采用这种方式（借此提升程序的性能），或者你需要非常确定某个方法仅在 Optional 为空时才进行调用，也可以考虑该方式（这种情况有严格的限制条件）。
  • orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)和 get 方法非常类似，它们遭遇 Optional 对象为空时都会抛出一个异常，但是使用 orElseThrow 你可以定制希望抛出的异常类型。
  • ifPresent(Consumer<? super T>)让你能在变量值存在时执行一个作为参数传入的方法，否则就不进行任何操作

5. 以不解包的方式组合两个 Optional 对象

public Insurance findCheapestInsurance(Person person, Car car) { 
 // 不同的保险公司提供的查询服务
 // 对比所有数据
 return cheapestCompany; 
}
public Optional<Insurance> nullSafeFindCheapestInsurance(Optional<Person> person, Optional<Car> car) {return person.flatMap(p -> car.map(c -> findCheapestInsurance(p, c))); 
}

这段代码中，你对第一个 Optional 对象调用 flatMap 方法，如果它是个空值，传递给它的 Lambda 表达式不会执行，这次调用会直接返回一个空的 Optional 对象。反之，如果 person 对象存在，这次调用就会将其作为函数 Function 的输入，并按照与 flatMap 方法的约定返回一个 Optional<Insurance> 对象。这个函数的函数体会对第二个 Optional 对象执行 map 操作，如果第二个对象不包含 car，函数 Function 就返回一个空的 Optional 对象，整个 nullSafeFindCheapestInsuranc 方法的返回值也是一个空的 Optional 对象。最后，如果 person 和 car 对象都存在，作为参数传递给 map 方法的 Lambda 表达式能够使用这两个值安全地调用原始的 findCheapestInsurance 方法，完成期望的操作。

6. 使用 filter 剔除特定的值

Optional<Insurance> optInsurance = ...; 
optInsurance.filter(insurance -> 
 "CambridgeInsurance".equals(insurance.getName())) 
 .ifPresent(x -> System.out.println("ok"));

filter 方法接受一个谓词作为参数。如果 Optional 对象的值存在，并且它符合谓词的条件，
filter 方法就返回其值；否则它就返回一个空的 Optional 对象。
Optional 类的方法:

三、使用 Optional 的实战示例

1. 基础类型的 Optional 对象

与 Stream 对象一样，Optional 也提供了类似的基础类型——OptionalInt、OptionalLong 以及 OptionalDouble，如果 Stream 对象包含了大量元素，出于性能的考量，使用基础类型是不错的选择，但对 Optional 对象而言，这个理由就不成立了，因为 Optional 对象最多只包含一个值。我们不推荐大家使用基础类型的 Optional，因为基础类型的 Optional 不支持 map、flatMap 以及 filter 方法，而这些却是 Optional 类最有用的方法。

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