ColorfulC ·Optional 類
上一小節(jié)，我們接觸到了Optional類，但沒有詳細(xì)展開介紹，Optional類也是 Java 8 新加入的類。本小節(jié)我們就來學(xué)習(xí)一下這個(gè)類，你將了解到Optional類的解決了什么問題，如何創(chuàng)建Optioanl類的對象，它又有哪些常用方法，如何在實(shí)際開發(fā)中應(yīng)用Optional類等內(nèi)容。
1. Optional 類概述
空指針異常（NullPointerExceptions）是 Java 最常見的異常之一，一直以來都困擾著 Java 程序員。一方面，程序員不得不在代碼中寫很多null的檢查邏輯，讓代碼看起來非常臃腫；另一方面，由于其屬于運(yùn)行時(shí)異常，是非常難以預(yù)判的。
為了預(yù)防空指針異常，Google的Guava項(xiàng)目率先引入了Optional類，通過使用檢查空值的方式來防止代碼污染，受到Guava項(xiàng)目的啟發(fā)，隨后在Java 8中也引入了Optional類。
Optional 類位于java.util包下，是一個(gè)可以為 null 的容器對象，如果值存在則isPresent()方法會返回 true ，調(diào)用 get() 方法會返回該對象，可以有效避免空指針異常。下面我們來學(xué)習(xí)如何實(shí)例化這個(gè)類，以及這個(gè)類下提供了哪些常用方法。
2. 創(chuàng)建 Optional 對象
查看 java.util.Optional類源碼，可以發(fā)現(xiàn)其構(gòu)造方法是私有的，因此不能通過new關(guān)鍵字來實(shí)例化：
我們可以通過如下幾種方法，來創(chuàng)建Optional 對象：
Optional.of(T t)：創(chuàng)建一個(gè) Optional 對象，參數(shù)t必須非空；Optional.empty()：創(chuàng)建一個(gè)空的Optional實(shí)例；Optional.ofNullable(T t)：創(chuàng)建一個(gè)Optional對象，參數(shù)t可以為null。
實(shí)例如下：
import java.util.Optional;
public class OptionalDemo1 {
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建一個(gè) StringBuilder 對象
StringBuilder string = new StringBuilder("我是一個(gè)字符串");
// 使用 Optional.of(T t) 方法，創(chuàng)建 Optional 對象，注意 T 不能為空：
Optional<StringBuilder> stringBuilderOptional = Optional.of(string);
System.out.println(stringBuilderOptional);
// 使用 Optional.empty() 方法，創(chuàng)建一個(gè)空的 Optional 對象：
Optional<Object> empty = Optional.empty();
System.out.println(empty);
// 使用 Optional.ofNullable(T t) 方法，創(chuàng)建 Optional 對象，注意 t 允許為空：
stringBuilderOptional = null;
Optional<Optional<StringBuilder>> stringBuilderOptional1 = Optional.ofNullable(stringBuilderOptional);
System.out.println(stringBuilderOptional1);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
Optional[我是一個(gè)字符串]
Optional.empty
Optional.empty
3. 常用方法
Optional<T>類提供了如下常用方法：
booean isPresent()：判斷是否包換對象；void ifPresent(Consumer<? super T> consumer)：如果有值，就執(zhí)行 Consumer 接口的實(shí)現(xiàn)代碼，并且該值會作為參數(shù)傳遞給它；T get()：如果調(diào)用對象包含值，返回該值，否則拋出異常；T orElse(T other)：如果有值則將其返回，否則返回指定的other對象；T orElseGet(Supplier<? extends T other>)：如果有值則將其返回，否則返回由Supplier接口實(shí)現(xiàn)提供的對象；T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)：如果有值則將其返回，否則拋出由Supplier接口實(shí)現(xiàn)提供的異常。
知道了如何創(chuàng)建Optional對象和常用方法，我們下面結(jié)合具體實(shí)例來看一下，Optional類是如何避免空指針異常的。
請查看如下實(shí)例，其在運(yùn)行時(shí)會發(fā)生空指針異常：
import java.util.Optional;
public class OptionalDemo2 {
static class Category {
private String name;
public Category(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Category{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
static class Goods {
private String name;
private Category category;
public Goods() {
}
public Goods(String name, Category category) {
this.name = name;
this.category = category;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Category getCategory() {
return category;
}
public void setCategory(Category category) {
this.category = category;
}
@Override
public String toString() {
return "Good{" +
"name='" + name + '\'' +
", category=" + category +
'}';
}
}
/**
* 獲取商品的分類名稱
* @param goods 商品
* @return 分類名稱
*/
static String getGoodsCategoryName(Goods goods) {
return goods.getCategory().getName();
}
public static void main(String[] args) {
// 實(shí)例化一個(gè)商品類
Goods goods = new Goods();
// 獲取商品的分類名稱
String categoryName = getGoodsCategoryName(goods);
System.out.println(categoryName);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at OptionalDemo2.getGoodsCategoryName(OptionalDemo2.java:73)
at OptionalDemo2.main(OptionalDemo2.java:80)
實(shí)例中，由于在實(shí)例化Goods類時(shí)，我們沒有給其下面的Category類型的屬性category賦值，它就為 null，在運(yùn)行時(shí)， null.getName()就會拋出空指針異常。同理，如果goods實(shí)例為null，那么null.getCategory()也會拋出空指針異常。
在沒有使用Optional類的情況下，想要優(yōu)化代碼，就不得不改寫getGoodsCategoryName()方法：
static String getGoodsCategoryName(Goods goods) {
if (goods != null) {
Category category = goods.getCategory();
if (category != null) {
return category.getName();
}
}
return "該商品無分類";
}
這也就是我們上面說的null檢查邏輯代碼，此處有兩層if嵌套，如果有更深層次的級聯(lián)屬性，就要嵌套更多的層級。
下面我們將Optional類引入實(shí)例代碼：
import java.util.Optional;
public class OptionalDemo3 {
static class Category {
private String name;
public Category(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Category{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
static class Goods {
private String name;
private Category category;
public Goods() {
}
public Goods(String name, Category category) {
this.name = name;
this.category = category;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Category getCategory() {
return category;
}
public void setCategory(Category category) {
this.category = category;
}
@Override
public String toString() {
return "Good{" +
"name='" + name + '\'' +
", category=" + category +
'}';
}
}
/**
* 獲取商品的分類名稱（使用 Optional 類包裝）
* @param goods 商品
* @return 分類名稱
*/
static String getGoodsCategoryName(Goods goods) {
// 將商品實(shí)例包裝入 Optional 類，創(chuàng)建 Optional<Goods> 對象
Optional<Goods> goodsOptional = Optional.ofNullable(goods);
Goods goods1 = goodsOptional.orElse(new Goods("默認(rèn)商品", new Category("默認(rèn)分類")));
// 此時(shí) goods1 一定是非空，不會產(chǎn)生空指針異常
Category category = goods1.getCategory();
// 將分類實(shí)例包裝入 Optional 類，創(chuàng)建 Optional<Category> 對象
Optional<Category> categoryOptional = Optional.ofNullable(category);
Category category1 = categoryOptional.orElse(new Category("默認(rèn)分類"));
// 此時(shí) category1 一定是非空，不會產(chǎn)生空指針異常
return category1.getName();
}
public static void main(String[] args) {
// 實(shí)例化一個(gè)商品類
Goods goods = null;
// 獲取商品的分類名稱
String categoryName = getGoodsCategoryName(goods);
System.out.println(categoryName);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
默認(rèn)分類
實(shí)例中，我們使用Optional類的 ofNullable（T t）方法分別包裝了goods對象及其級聯(lián)屬性category對象，允許對象為空，然后又調(diào)用了其ofElse(T t)方法保證了對象一定非空。這樣，空指針異常就被我們優(yōu)雅地規(guī)避掉了。
4. 對于空指針異常的改進(jìn)
Java 14 對于空指針異常有了一些改進(jìn)，它提供了更明確異常堆棧打印信息，JVM 將精確地確定那個(gè)變量是null，不過空指針異常依然無法避免。明確的異常堆棧信息，能夠幫助開發(fā)者快速定位錯誤發(fā)生的位置。
5. 小結(jié)
通過本小節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道了 Optional 類主要用于應(yīng)對 Java 中的空指針異常，它是一個(gè)可以為 null 的容器對象，我們可以通過Optional類下的幾個(gè)靜態(tài)方法來創(chuàng)建對象。另外，我們也結(jié)合實(shí)例介紹了如何使用Optional類來規(guī)避空指針異常，實(shí)例中還有很多其他沒用到的 API，希望大家可以自己研習(xí)。
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