使用Java8中的Optional類(lèi)來(lái)消除代碼中的null檢查

Optional類(lèi)是Java 8新增的一個(gè)類(lèi)，用以解決程序中常見(jiàn)的NullPointerException異常問(wèn)題。本篇文章將詳細(xì)介紹Optional類(lèi)，以及如何用它消除代碼中的null檢查。

避免使用null檢查

作為Java開(kāi)發(fā)人員，幾乎所有人都遇到過(guò)NullPointerException異常，大多數(shù)人遇到NullPointerException異常時(shí)都會(huì)在異常出現(xiàn)的地方加上if代碼塊來(lái)判斷值不為空，比如下面的代碼：

public?void?bindUserToRole(User?user)?{
????if?(user?!=?null)?{
????????String?roleId?=?user.getRoleId();
????????if?(roleId?!=?null)?{
????????????Role?role?=?roleDao.findOne(roleId);
????????????if?(role?!=?null)?{
????????????????role.setUserId(user.getUserId());
????????????????roleDao.save(role);
????????????}
????????}
????}
}

這是比較普遍的做法，為了避免出現(xiàn)NullPointerException異常，手動(dòng)對(duì)可能為null值進(jìn)行了處理，不過(guò)代碼看起來(lái)非常糟糕，業(yè)務(wù)邏輯被淹沒(méi)在if邏輯判斷中，也許下面的代碼看起來(lái)可讀性稍好一些：

public?String?bindUserToRole(User?user)?{
????if?(user?==?null)?{
????????return;
????}

????String?roleId?=?user.getRoleId();
????if?(roleId?==?null)?{
????????return;
????}

????Role?=?roleDao.findOne(roleId);
????if?(role?!=?null)?{
????????role.setUserId(user.getUserId());
????????roleDao.save(role);
????}
}

上面的代碼避免了深層的if語(yǔ)句嵌套，但本質(zhì)上是一樣的，方法內(nèi)有三個(gè)不同的返回點(diǎn)，出錯(cuò)后調(diào)試也不容易，因?yàn)槟悴恢朗悄莻€(gè)值導(dǎo)致了NullPointerException異常。

基于上面的原因，Java 8中引入了一個(gè)新的類(lèi)Optional，用以避免使用null值引發(fā)的種種問(wèn)題。擴(kuò)展：如何更優(yōu)雅的處理空值？

Optional類(lèi)

java.util.Optional類(lèi)是一個(gè)封裝了Optional值的容器對(duì)象，Optional值可以為null，如果值存在，調(diào)用isPresent()方法返回true，調(diào)用get()方法可以獲取值。

創(chuàng)建Optional對(duì)象

Optional類(lèi)提供類(lèi)三個(gè)方法用于實(shí)例化一個(gè)Optional對(duì)象，它們分別為empty()、of()、ofNullable()，這三個(gè)方法都是靜態(tài)方法，可以直接調(diào)用。

empty()方法用于創(chuàng)建一個(gè)沒(méi)有值的Optional對(duì)象：

Optional?emptyOpt?=?Optional.empty();

empty()方法創(chuàng)建的對(duì)象沒(méi)有值，如果對(duì)emptyOpt變量調(diào)用isPresent()方法會(huì)返回false，調(diào)用get()方法拋出NullPointerException異常。

of()方法使用一個(gè)非空的值創(chuàng)建Optional對(duì)象：

String?str?=?"Hello?World";
Optional?notNullOpt?=?Optional.of(str);

ofNullable()方法接收一個(gè)可以為null的值：

Optional?nullableOpt?=?Optional.ofNullable(str);

如果str的值為null，得到的nullableOpt是一個(gè)沒(méi)有值的Optional對(duì)象。

提取Optional對(duì)象中的值

如果我們要獲取User對(duì)象中的roleId屬性值，常見(jiàn)的方式是直接獲取：

String?roleId?=?null;
if?(user?!=?null)?{
????roleId?=?user.getRoleId();
}

使用Optional中提供的map()方法可以以更簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)：

Optional?userOpt?=?Optional.ofNullable(user);
Optional?roleIdOpt?=?userOpt.map(User::getRoleId);

使用orElse()方法獲取值

Optional類(lèi)還包含其他方法用于獲取值，這些方法分別為：

• orElse()：如果有值就返回，否則返回一個(gè)給定的值作為默認(rèn)值；
• orElseGet()：與orElse()方法作用類(lèi)似，區(qū)別在于生成默認(rèn)值的方式不同。該方法接受一個(gè)Supplier函數(shù)式接口參數(shù)，用于生成默認(rèn)值；
• orElseThrow()：與前面介紹的get()方法類(lèi)似，當(dāng)值為null時(shí)調(diào)用這兩個(gè)方法都會(huì)拋出NullPointerException異常，區(qū)別在于該方法可以指定拋出的異常類(lèi)型。

下面來(lái)看看這三個(gè)方法的具體用法：

String?str?=?"Hello?World";
Optional?strOpt?=?Optional.of(str);
String?orElseResult?=?strOpt.orElse("Hello?Shanghai");
String?orElseGet?=?strOpt.orElseGet(()?->?"Hello?Shanghai");
String?orElseThrow?=?strOpt.orElseThrow(
????????()?->?new?IllegalArgumentException("Argument?'str'?cannot?be?null?or?blank."));

此外，Optional類(lèi)還提供了一個(gè)ifPresent()方法，該方法接收一個(gè)Consumer函數(shù)式接口，一般用于將信息打印到控制臺(tái)：

Optional?strOpt?=?Optional.of("Hello?World");
strOpt.ifPresent(System.out::println);

使用filter()方法過(guò)濾

filter()方法可用于判斷Optional對(duì)象是否滿(mǎn)足給定條件，一般用于條件過(guò)濾：

Optional?optional?=?Optional.of("[email protected]");
optional?=?optional.filter(str?->?str.contains("164"));

在上面的代碼中，如果filter()方法中的Lambda表達(dá)式成立，filter()方法會(huì)返回當(dāng)前Optional對(duì)象值，否則，返回一個(gè)值為空的Optional對(duì)象。Java知音公眾號(hào)內(nèi)回復(fù)“后端面試”，送你一份Java面試題寶典。

如何正確使用Optional

通過(guò)上面的例子可以看出，Optional類(lèi)可以?xún)?yōu)雅的避免NullPointerException帶來(lái)的各種問(wèn)題，不過(guò)，你是否真正掌握了Optional的用法？

假設(shè)你試圖使用Optional來(lái)避免可能出現(xiàn)的NullPointerException異常，編寫(xiě)了如下代碼：

Optional?userOpt?=?Optional.ofNullable(user);
if?(userOpt.isPresent())?{
????User?user?=?userOpt.get();
????//?do?something...
}?else?{
????//?do?something...
}

坦白說(shuō)，上面的代碼與我們之前的使用if語(yǔ)句判斷空值沒(méi)有任何區(qū)別，沒(méi)有起到Optional的正真作用：

if?(user?!=?null)?{
????//?do?something...
}?else?{
????//?do?something...
}

當(dāng)我們從之前版本切換到Java 8的時(shí)候，不應(yīng)該還按照之前的思維方式處理null值，Java 8提倡函數(shù)式編程，新增的許多API都可以用函數(shù)式編程表示，Optional類(lèi)也是其中之一。這里有幾條關(guān)于Optional使用的建議：

• 盡量避免在程序中直接調(diào)用Optional對(duì)象的get()和isPresent()方法；
• 避免使用Optional類(lèi)型聲明實(shí)體類(lèi)的屬性；

第一條建議中直接調(diào)用get()方法是很危險(xiǎn)的做法，如果Optional的值為空，那么毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)拋出NullPointerException異常，而為了調(diào)用get()方法而使用isPresent()方法作為空值檢查，這種做法與傳統(tǒng)的用if語(yǔ)句塊做空值檢查沒(méi)有任何區(qū)別。

第二條建議避免使用Optional作為實(shí)體類(lèi)的屬性，它在設(shè)計(jì)的時(shí)候就沒(méi)有考慮過(guò)用來(lái)作為類(lèi)的屬性，如果你查看Optional的源代碼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它沒(méi)有實(shí)現(xiàn)java.io.Serializable接口，這在某些情況下是很重要的（比如你的項(xiàng)目中使用了某些序列化框架），使用了Optional作為實(shí)體類(lèi)的屬性，意味著他們不能被序列化。

下面我們通過(guò)一些例子講解Optional的正確用法：

正確創(chuàng)建Optional對(duì)象

上面提到創(chuàng)建Optional對(duì)象有三個(gè)方法，empty()方法比較簡(jiǎn)單，沒(méi)什么特別要說(shuō)明的。主要是of()和ofNullable()方法。當(dāng)你很確定一個(gè)對(duì)象不可能為null的時(shí)候，應(yīng)該使用of()方法，否則，盡可能使用ofNullable()方法，比如：

public?static?void?method(Role?role)?{
????//?當(dāng)Optional的值通過(guò)常量獲得或者通過(guò)關(guān)鍵字new初始化，可以直接使用of()方法
????Optional?strOpt?=?Optional.of("Hello?World");
????Optional?userOpt?=?Optional.of(new?User());

????//?方法參數(shù)中role值不確定是否為null，使用ofNullable()方法創(chuàng)建
????Optional?roleOpt?=?Optional.ofNullable(role);
}

orElse()方法的使用

return?str?!=?null???str?:?"Hello?World"

上面的代碼表示判斷字符串str是否為空，不為空就返回，否則，返回一個(gè)常量。使用Optional類(lèi)可以表示為：

return?strOpt.orElse("Hello?World")

簡(jiǎn)化if-else

User?user?=?...
if?(user?!=?null)?{
????String?userName?=?user.getUserName();
????if?(userName?!=?null)?{
????????return?userName.toUpperCase();
????}?else?{
????????return?null;
????}
}?else?{
????return?null;
}

上面的代碼可以簡(jiǎn)化成：

User?user?=?...
Optional?userOpt?=?Optional.ofNullable(user);

return?userOpt.map(User::getUserName)
????????????.map(String::toUpperCase)
????????????.orElse(null);

總結(jié)一下，新的Optional類(lèi)讓我們可以以函數(shù)式編程的方式處理null值，拋棄了Java 8之前需要嵌套大量if-else代碼塊，使代碼可讀性有了很大的提高。