告别空指针让代码变优雅,Optional使用图文例子源码解读

一、前言

我们在开发中最常见的异常就是NullPointerException,防不胜防啊,相信大家肯定被坑过!

这种基本出现在获取数据库信息中、三方接口,获取的对象为空,再去get出现!

解决方案当然简单,只需要判断一下,不是空在去后续操作,为空返回!

所有在JDK8时出现了专门处理的方案,出来很早了,但是小编惭愧一直没有去使用它!

最近在看《Java开发手册》,一直想着提高自己的代码水平,文中就指出了使用Optional来解决NullPointerException

二、Java开发手册规范

小编使用的是2022版的黄山版,29页写到:

【推荐】防止 NPE,是程序员的基本修养,注意 NPE 产生的场景:

  • 返回类型为基本数据类型,return 包装数据类型的对象时,自动拆箱有可能产生 NPE

反例:public int method() { return Integer 对象; },如果为 null,自动解箱抛 NPE。

  • 数据库的查询结果可能为 null。
  • 集合里的元素即使 isNotEmpty,取出的数据元素也可能为 null。
  • 远程调用返回对象时,一律要求进行空指针判断,防止 NPE。
  • 对于 Session 中获取的数据,建议进行 NPE 检查,避免空指针。
  • 级联调用 obj.getA().getB().getC();一连串调用,易产生 NPE。

正例:使用 JDK8 的 Optional 类来防止 NPE 问题。

这份手册还是不错的,推荐反复阅读,虽然进不去大厂,也要自觉约束自己的代码风格,努力向大厂靠!

大家现在不知道哪里找的可以下载一下:

《Java开发手册》

三、Optional常用方法

小编带大家一起从api文档中的方法,一个个带大家慢慢去了解它!

1. empty()

返回一个空的Optional实例:Optional.empty

Optional<Object> empty = Optional.empty();
log.info("empty值:{}",empty);

2. of(T value)

传入一个参数,返回一个Optional对象,如果参数为空,报NullPointerException

Test testNew  = new Test();
Test test = null;
Optional<Test> optionalNew = Optional.of(testNew);
log.info(" optional对象:{}",optionalNew);
Optional<Test> optional = Optional.of(test);

源码查看:

我们看到参数为空会报NullPointerException,我们去方法内部看一下就明白了:

public static <T> Optional<T> of(T value) {
    return new Optional<>(value);
}
private Optional(T value) {
    this.value = Objects.requireNonNull(value);
}
public static <T> T requireNonNull(T obj) {
    if (obj == null)
        throw new NullPointerException();
    return obj;
}

我们发现是在Objects类中的requireNonNull方法中判断了是否为空!

这个还会出现NullPointerException,所以我们一般使用下面的这个方法!

3. ofNullable(T value)

参数传入一个对象,返回一个Optional对象,如果为空,将返回一个空的Optional对象,就等于Optional.empty

Test testNew  = new Test();
Test test = null;
Optional<Test> optionalNew = Optional.of(testNew);
log.info(" optional对象:{}",optionalNew);

Optional<Test> optionalTest = Optional.ofNullable(test);
log.info(" optional对象中的ofNullable方法返回值:{}",optionalTest);
Optional<Test> optionalTestNew = Optional.ofNullable(testNew);
log.info(" optional对象中的ofNullable方法new返回值:{}",optionalTestNew);

源码查看:

我们发现是在方法开始进行非空判断,再去调用上面的of(T value)方法

public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
    return value == null ? empty() : of(value);
}

4. get()

如果此Optional中存在值,则返回该值,否则抛出NoSuchElementException

Test testNew  = new Test();
Test test = null;
Optional<Test> optionalNew = Optional.of(testNew);
log.info(" optional对象:{}",optionalNew);
// Optional<Test> optional = Optional.of(test);

Optional<Test> optionalTest = Optional.ofNullable(test);
log.info(" optional对象中的ofNullable方法返回值:{}",optionalTest);
Optional<Test> optionalTestNew = Optional.ofNullable(testNew);
log.info(" optional对象中的ofNullable方法new返回值:{}",optionalTestNew);

Test test2 = optionalTestNew.get();
log.info("原来有值的:经过Optional包装后get后得到原来的值:{}",test2);
Test test1 = optionalTest.get();
log.info("原来没有值的:经过Optional包装后get后得到原来的值:{}",test1);

源码查看:

调用开始会进行值判断,如果为空则抛异常!

public T get() {
    if (value == null) {
        throw new NoSuchElementException("No value present");
    }
    return value;
}

5. isPresent()

如果存在值,则返回true,否则返回false。

这里代码就不加上面的,大家参考上面的获取一个Optional对象

boolean present = optionalTestNew.isPresent();
log.info("optionalTestNew调用是否为空:{}",present);
boolean present1 = optionalTest.isPresent();
log.info("optionalTest调用是否为空:{}",present1);

源码查看:

这就比较简单了!

public boolean isPresent() {
   return value != null;
}

6. ifPresent(Consumer<? super T> consumer)

如果存在值,则使用该值调用指定的使用者,否则不执行任何操作。

主要的就是入参数一个函数式接口,有值就会去执行,为空则不进行任何操作!

小技巧:

开始对lambda不了解时,可以先按照上面这种方式进行写,

大家可以看到Idea给置灰了,就是可以优化,我们Alt+Enter
然后再次Enter就会变成后面的lambda!

optionalTest.ifPresent(new Consumer<Test>() {
    @Override
    public void accept(Test test) {
        log.info("我是调用ifPresent执行后的打印=====");
    }
});
optionalTestNew.ifPresent(testInner -> log.info("我是调用ifPresent执行后的打印"));

源码查看:

还是先判断不为空才去执行函数式接口!

public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
    if (value != null)
        consumer.accept(value);
}

7. filter(Predicate<? super T> predicate)

如果存在值,并且该值符合规则,则返回描述该值的Optional,否则返回空Optional

是一个Predicate函数接口,可以传入实现了Predicate接口的lambda表达式!
如果不符合条件就会返回一个Optional.empty

testNew.setName("萧炎");
testNew.setAge(33);
Optional<Test> optionalTest1 = optionalTestNew.filter(test1 -> test1.getAge() > 30);
log.info("过滤后的结果:{}",optionalTest1.get());

源码查看:

就是判断一下表达式和值是否为空,然后就是根据规则判断

public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) {
   Objects.requireNonNull(predicate);
    if (!isPresent())
        return this;
    else
        return predicate.test(value) ? this : empty();
}

8. map(Function<? super T,? extends U> mapper)

如果存在值,则将提供的映射函数应用于该值,如果结果为非空,则返回描述结果的Optional。否则,返回空的Optional。

也是一个函数式接口!

Optional<String> stringOptional = optionalTestNew.map(Test::getName);
log.info("map后获得字段值:{}",stringOptional.get());

源码查看:

也是进行非空判断,然后执行lambda得到字段后放到ofNullable方法中!

public<U> Optional<U> map(Function<? super T, ? extends U> mapper) {
    Objects.requireNonNull(mapper);
    if (!isPresent())
        return empty();
    else {
        return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));
    }
}

9. flatMap(Function<? super T,Optional<U>> mapper)

如果存在值,则将提供的Optional方位映射函数应用于该值,返回该结果,否则返回空的Optional。此方法类似于map,但提供的映射器的结果已经是可选的,并且如果调用,flatMap不会不会在最后进行任何包装。

Optional<String> optional = optionalTestNew.flatMap(OptionalTest::getFlatMap);
log.info("flatMap后得到的字段:{}",optional.get());

private static Optional<String> getFlatMap(Test test){
    return Optional.ofNullable(test).map(Test::getName);
}


源码查看:

也是进行非空判断,然后和map不同的是不执行ofNullable方法

public<U> Optional<U> flatMap(Function<? super T, Optional<U>> mapper) {
    Objects.requireNonNull(mapper);
    if (!isPresent())
        return empty();
    else {
        return Objects.requireNonNull(mapper.apply(value));
    }
}

10. orElse(T other)

如果有值则将其返回,否则返回指定的其它值。

如果你是一个对象,orElse()也要是相同对象!

String message = null;
String messageNew = "关注公众号:小王博客基地";

String nullString = Optional.ofNullable(message).orElse("这是一个空字符串!");
log.info("这是空字符串打印的:{}",nullString);
String string = Optional.ofNullable(messageNew).orElse("=====这是一个空字符串!");
log.info("这是字符串打印的:{}",string);

源码查看:

简单的为空返回自己定义的,不为空直接返回!

public T orElse(T other) {
    return value != null ? value : other;
}

11. orElseGet(Supplier<? extends T> other)

返回值(如果存在),否则调用other并返回该调用的结果。

区别:
orElse方法将传入的参数作为默认值,orElseGet方法可以接受Supplier接口的实现用来生成默认值

如果没有复杂操作,Idea也会提醒我们不要使用这个,使用orElse即可!

String message = null;
String messageNew = "关注公众号:小王博客基地";
String orElseGet = Optional.ofNullable(message).orElseGet(() -> "这还是一个空的字符串");
log.info("orElseGet调用:这是空字符串打印的:{}",orElseGet);
String orElseGetString = Optional.ofNullable(messageNew).orElseGet(() -> "这还是一个空的字符串");
log.info("orElseGet调用:这是字符串打印的:{}",orElseGetString);

源码查看:

和orElse一样,只不过为空调用lambda执行!

public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {
    return value != null ? value : other.get();
}

12. orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)

返回包含的值(如果存在),否则抛出由提供的供应商创建的异常。

String message = null;
String messageNew = "关注公众号:小王博客基地";
Optional.ofNullable(messageNew).orElseThrow(() -> new RuntimeException("为空了,还不看看!"));
Optional.ofNullable(message).orElseThrow(() -> new RuntimeException("为空了,还不看看!"));

我们可以自定义异常,然后来引用!

源码查看:

为空则走自己写的异常!

public <X extends Throwable> T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X {
    if (value != null) {
        return value;
    } else {
        throw exceptionSupplier.get();
    }
}

13. 例子汇总

/**
 * @author wangzhenjun
 * @date 2023/2/27 10:22
 */
@Slf4j
public class OptionalTest {

    public static void main(String[] args) {

        Optional<Object> empty = Optional.empty();
        log.info("empty值:{}",empty);


        Test testNew  = new Test();
        Test test = null;
        Optional<Test> optionalNew = Optional.of(testNew);
        log.info(" optional对象:{}",optionalNew);
//        Optional<Test> optional = Optional.of(test);

        Optional<Test> optionalTest = Optional.ofNullable(test);
        log.info(" optional对象中的ofNullable方法返回值:{}",optionalTest);
        Optional<Test> optionalTestNew = Optional.ofNullable(testNew);
        log.info(" optional对象中的ofNullable方法new返回值:{}",optionalTestNew);

        Test test2 = optionalTestNew.get();
        log.info("原来有值的:经过Optional包装后get后得到原来的值:{}",test2);
        // Test test1 = optionalTest.get();
        // log.info("原来没有值的:经过Optional包装后get后得到原来的值:{}",test1);

        boolean present = optionalTestNew.isPresent();
        log.info("optionalTestNew调用是否为空:{}",present);
        boolean present1 = optionalTest.isPresent();
        log.info("optionalTest调用是否为空:{}",present1);

        optionalTest.ifPresent(new Consumer<Test>() {
            @Override
            public void accept(Test test) {
                log.info("我是调用ifPresent执行后的打印=====");
            }
        });
        optionalTestNew.ifPresent(testInner -> log.info("我是调用ifPresent执行后的打印"));

        testNew.setName("萧炎");
        testNew.setAge(33);
        Optional<Test> optionalTest1 = optionalTestNew.filter(test1 -> test1.getAge() > 30);
        log.info("过滤后的结果:{}",optionalTest1.get());

        Optional<String> stringOptional = optionalTestNew.map(Test::getName);
        log.info("map后获得字段值:{}",stringOptional.get());

        Optional<String> optional = optionalTestNew.flatMap(OptionalTest::getFlatMap);
        log.info("flatMap后得到的字段:{}",optional.get());

        String message = null;
        String messageNew = "关注公众号:小王博客基地";

        String nullString = Optional.ofNullable(message).orElse("这是一个空字符串!");
        log.info("这是空字符串打印的:{}",nullString);
        String string = Optional.ofNullable(messageNew).orElse("=====这是一个空字符串!");
        log.info("这是字符串打印的:{}",string);

        String orElseGet = Optional.ofNullable(message).orElseGet(() -> "这还是一个空的字符串");
        log.info("orElseGet调用:这是空字符串打印的:{}",orElseGet);
        String orElseGetString = Optional.ofNullable(messageNew).orElseGet(() -> "这还是一个空的字符串");
        log.info("orElseGet调用:这是字符串打印的:{}",orElseGetString);

        Optional.ofNullable(messageNew).orElseThrow(() -> new RuntimeException("为空了,还不看看!"));
        Optional.ofNullable(message).orElseThrow(() -> new RuntimeException("为空了,还不看看!"));



    }

    private static Optional<String> getFlatMap(Test test){
        return Optional.ofNullable(test).map(Test::getName);
    }

}

四、总结

这里就不在演示实战了,基本上组合使用:

Optional.ofNullable(需要判断的对象).ifPresent(具体操作)

其实和if相比就是显得优雅一些,主要是防止某处没考虑到,忘记if判断,那么后续可能会导致空指针,如果使用Optional的话,那么这个问题能够得到避免。

就像多使用设计模式一样,让自己的代码更加健壮优雅,还是要多使用一些的!当然不能过渡使用!!

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