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Java8 特性（二）：Optional 相关操作

news 来源：原创 2024/5/17 15:28:16

一、Optional 简介

Optional 是一个容器对象，可以存储对象、字符串等值，当然也可以存储 null 值。Optional 提供很多有用的方法，能帮助我们将 Java 中的对象等一些值存入其中，这样我们就不用显式进行空值检测，使我们能够用少量的代码完成复杂的流程。

比如它提供了：

  • of() 方法，可以将值存入 Optional 容器中，如果存入的值是 null 则抛异常。
  • ofNullable() 方法，可以将值存入 Optional 容器中，即使值是 null 也不会抛异常。
  • get() 方法，可以获取容器中的值，如果值为 null 则抛出异常。
  • getElse() 方法，可以获取容器中的值，如果值为 null 则返回设置的默认值。
  • isPresent() 方法，该方法可以判断存入的值是否为空。
  • …等等一些其它常用方法，下面会进行介绍。

可以说，使用 Optional 可以帮助我们解决业务中，减少值动不动就抛出空指针异常问题，也减少 null 值的判断，提高代码可读性等。
在这里插入图片描述



二、Optional 类描述

  • Optional 类所在包： java.util.Optional
  • Optional 类声明： public final class Optional extends Object
  • Optional 类方法： public Optional filter(Predicate<? super T> predicate)
方法名称修饰符、返回类型方法描述
empty()static Optional方法描述
equals(Object obj)boolean判断其他对象是否等于 Optional。
filter(Predicate<? super T> predicate)Optional如果有值并且满足断言条件返回包含该值的 Optional，否则返回空 Optional。
get()T如果在这个 Optional 中包含这个值则返回值，否则抛出 NoSuchElementException 异常。
hashCode()int返回存在值的哈希码，如果值不存在则返回 0。
ifPresent(Consumer<? super T> consumer)void如果值存在则使用该值调用 consumer , 否则不做任何事情。
isPresent()boolean如果值存在则方法会返回 true，否则返回 false。
flatMap(Function<? super T,Optional> mapper)Optional如果值存在，返回基于 Optional 包含的映射方法的值，否则返回一个空的 Optional。
map(Function<? super T,? extends U> mapper)Optional如果有值，则对其执行调用映射函数得到返回值。如果返回值不为 null，则创建包含映射返回值的 Optional 作为 map 方法返回值，否则返回空 Optional。
of(T value)static Optional返回一个指定非 null 值的 Optional。
ofNullable(T value)static Optional果为非空，返回 Optional 描述的指定值，否则返回空的 Optional。
orElse(T other)T如果该值存在就直接返回， 否则返回指定的其它值。
orElseGet(Supplier<? extends T> other)T如果该值存在就返回值，否则触发 other，并返回 other 调用的结果。
orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) T如果存在该值，返回包含的值，否则抛出由 Supplier 继承的异常。
toString()String返回一个 Optional 的非空字符串，用来调试。

官网地址为：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Optional.html



三、基本使用

1、静态方法 Optional.of()

  • 方法作用： 为指定的值创建一个指定非 null 值的 Optional。
  • 方法描述： of 方法通过工厂方法创建 Optional 实例，需要注意的是传入的参数不能为 null，否则抛出 NullPointerException。
  • 返回类型： Optional
  • 示例代码：
public static void main(String[] args) {
  // 传入正常值，正常返回一个 Optional 对象
  Optional<String> optional1 = Optional.of("value");

  // 传入参数为 null，抛出 NullPointerException.
  Optional<String> optional2 = Optional.of(null);
}

2、静态方法 Optional.ofNullable()

  • 方法作用： 为指定的值创建一个 Optional 对象，如果指定的参数为 null，不抛出异常，直接则返回一个空的 Optional 对象。
  • 方法描述： ofNullable 方法是和 of 方式一样，都是用于创建 Optional 对象，只是传入的参数 null 时，会返回一个空的 Optional 对象，而不会抛出 NullPointerException 异常。
  • 返回类型： Optional
  • 示例代码：
public static void main(String[] args) {
  // 传入正常值，正常返回一个 Optional 对象
  Optional<String> optional1 = Optional.ofNullable("value");

  // 传入 null 参数，正常返回 Optional 对象
  Optional<String> optional2 = Optional.ofNullable(null);
}

3、对象方法 get()

  • 方法作用： 如果 Optional 有值则将其返回，否则抛出 NoSuchElementException 异常。
  • 方法描述： get 方法内部实现其实就是判断 Otpional 对象中的 value 属性是否为 null，如果是就抛出 NoSuchElementException 异常，否则返回这个 value 值。
  • 返回类型： T
  • 示例代码：
public static void main(String[] args) {
  // 传入正常值，正常返回一个 Optional 对象，并使用 get 方法获取值
  Optional<String> optional1 = Optional.ofNullable("value");
	System.out.println(optional1.get());

	// 传入参数为 null 生成一个 Optional 对象，并使用 get 方法获取值
	Optional<String> optional2 = Optional.ofNullable(null);
	// 这里取值的时候会失败，抛出空指针异常
	System.out.println(optional2.get());
}

Optional 中的值为null的时候，直接使用get方法取值会抛出空指针异常，可与方法 isPresent() 结合使用或者是使用其他方式，如：orElse()。

4、对象方法 isPresent()

  • 方法作用： 如果值存在则方法会返回 true，否则返回 false。
  • 方法描述： 该方法其实就是用于判断创建 Optional 时传入参数的值是否为空，实现代码就简单一行，即 value != null 所以如果不为空则返回 true，否则返回 false。
  • 返回类型： boolean
  • 示例代码：
public static void main(String[] args) {
  // 传入正常值，正常返回一个 Optional 对象，并使用 isPresent 方法
  Optional<String> optional1 = Optional.ofNullable("value");
  System.out.println("传入正常值返回：" + optional1.isPresent());

  // 传入参数为 null 生成一个 Optional 对象，并使用 isPresent 方法
  Optional<String> optional2 = Optional.ofNullable(null);
  System.out.println("传入 null 值返回：" + optional2.isPresent());
}

5、对象方法 orElse()

  • 方法作用： 如果该值存在就直接返回， 否则返回指定的其它值。
  • 方法描述： orElse 方法实现很简单，就是使用三目表达式对传入的参数值进行 null 验证，即 value != null ? value : other; 如果为 null 则返回 true，否则返回 false。
  • 返回类型： T
  • 示例代码：
public static void main(String[] args) {
  // 传入正常参数，获取一个 Optional 对象，并使用 orElse 方法设置默认值
  Optional<String> optional1 = Optional.ofNullable("value");
  Object object1 = optional1.orElse("default");
  System.out.println("如果值不为空：" + object1);

  // 传入 null 参数，获取一个 Optional 对象，并使用 orElse 方法设置默认值
  Optional<String> optional2 = Optional.ofNullable(null);
  Object object2 = optional2.orElse("default");
  System.out.println("如果值为空：" + object2);
}

6、对象方法 orElseGet()

  • 方法作用： 如果该值存在就返回值，否则触发 other，并返回 other 调用的结果。
  • 方法描述： orElseGet 方法和 orElse 方法类似，都是在 Optional 值为空时，返回一个默认操作，只不过 orElse 返回的是默认值，而 orElseGet 是执行 lambda 表达式，然后返回 lambda 表达式执行后的结果。
  • 返回类型： T
  • 示例代码：
public static void main(String[] args) {
  // 传入正常参数，获取一个 Optional 对象，并使用 orElse 方法设置默认值
  Optional<String> optional1 = Optional.ofNullable("value");
  Object object1 = optional1.orElseGet(() -> {
    System.out.println("这里可以执行代码逻辑：optional1");
    return "code default";
  });
  System.out.println("输出的值为：" + object1);

  // 传入 null 参数，获取一个 Optional 对象，并使用 orElse 方法设置默认值
  Optional<String> optional2 = Optional.ofNullable(null);
  Object object2 = optional2.orElseGet(() -> {
    System.out.println("这里可以执行代码逻辑：optional2");
    return "code default";
  });
  System.out.println("输出的值为：" + object2);
}

其他orElseXxx()系列的方法使用类似。

7、对象方法 map()

  • 方法作用： 如果有值，则对其执行调用映射函数得到返回值。如果返回值不为 null，则创建包含映射返回值的 Optional 作为 map 方法返回值，否则返回空 Optional。
  • 方法描述： map 方法主要用于获取某个对象中的某个属性值的 Optional 对象时使用。map 方法调用时，首先验证传入的映射函数是否为空，如果为空则抛出异常。然后，再检测 Optional 的 value 是否为空，如果是，则返回一个空 value 的 Optional 对象。如果传入的映射函数和 Optinal 的 value 都不为空，则返回一个带 value 对象属性的 Optional 对象。
  • 返回类型： Optional
  • 示例代码：
public static void main(String[] args) {
  // 创建 map 对象
  Map<String, String> userMap = new HashMap<>();
  userMap.put("name1", "value");
  userMap.put("name2", null);

  // 传入 Map 对象参数，获取一个 Optional 对象，获取 name1 属性
  Optional<String> optional1 = Optional.of(userMap).map(value -> value.get("name1"));

  // 传入 Map 对象参数，获取一个 Optional 对象，获取 name2 属性
  Optional<String> optional2 = Optional.of(userMap).map(value -> value.get("name2"));

  // 传入 Map 对象参数，获取一个 Optional 对象，获取 name3 属性
  Optional<String> optional3 = Optional.of(userMap).map(value -> value.get("name3"));

  // 获取 Optional 的值，这里使用的是orElse()方法
  System.out.println("获取的 name1 的值：" + optional1.orElse("default"));
  System.out.println("获取的 name2 的值：" + optional2.orElse("default"));
  System.out.println("获取的 name3 的值：" + optional3.orElse("default"));
}

8、对象方法 flatMap()

  • 方法作用： 如果值存在，返回基于 Optional 包含的映射方法的值，否则返回一个空的 Optional。
  • 方法描述： flatMap 方法和 map 方法类似，唯一的不同点就是 map 方法会对返回的值进行 Optional 封装，而 flatMap 不会，它需要手动执行 Optional.of 或 Optional.ofNullable 方法对 Optional 值进行封装。
  • 返回类型： Optional
  • 示例代码：
public static void main(String[] args) {
  // 创建 map 对象
  Map<String, String> userMap = new HashMap<>();
  userMap.put("name", "张三");
  userMap.put("sex", "男");

  // 传入 Map 对象参数，获取一个 Optional 对象
  Optional<Map<String, String>> optional1 = Optional.of(userMap);

  // 使用 Optional 的 flatMap 方法，获取 Map 中的 name 属性
  // 然后通过获取的值手动创建一个新的 Optional 对象
  Optional<String> optional2 = optional1.flatMap(value -> Optional.ofNullable(value.get("name")));

  // 获取 Optional 的 value
  System.out.println("获取的 Optional 的值：" + optional2.get());
}

9、对象方法 filter()

  • 方法作用： 如果有值并且满足断言条件返回包含该值的 Optional，否则返回空 Optional。
  • 方法描述： filter 方法通过传入的限定条件对 Optional 实例的值进行过滤，如果 Optional 值不为空且满足限定条件就返回包含值的 Optional，否则返回空的 Optional。这里设置的限定条件需要使用实现了 Predicate 接口的 lambda 表达式来进行配置。
  • 返回类型： Optional
  • 示例代码：
public static void main(String[] args) {
  // 创建一个测试的 Optional 对象
  Optional<String> optional = Optional.ofNullable("value");
  // 调用 Optional 的 filter 方法，设置一个满足的条件，然后观察获取的 Optional 对象值是否为空
  Optional<String> optional1 = optional.filter((value) -> value.length() > 2);
  System.out.println("Optional 的值不为空：：" + optional1.isPresent());

  // 调用 Optional 的 filter 方法，设置一个不满足的条件，然后观察获取的 Optional 对象值是否为空
  Optional<String> optional2 = optional.filter((value) -> value.length() < 2);
  System.out.println("Optional 的值不为空：：" + optional2.isPresent());
}

10、对象方法 ifPresent()

  • 方法作用： 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。
  • 方法描述： 终止操作，如果存在值，就对其值做对应操作，不存在值则不处理。
  • 返回类型： void
  • 示例代码：
public static void main(String[] args) {
  // 原始数据
  List<UserInfo> dataList = new ArrayList<>();
  dataList.add(new UserInfo("张三"));
  dataList.add(new UserInfo("李四"));
  dataList.add(new UserInfo("王五"));

  Optional.ofNullable(dataList).ifPresent(list -> {
    list.forEach(e -> {
      e.setName(e.getName() + "aaa");
    });
  });
  dataList.forEach(System.out::println);
}


四、Optional 常用组合

在前面的介绍中已经说过 Optional 是个容器，它可用保存类型的 T 的值，即使 T 为 null 也可以使用 Optional 存储，这样就不用显示进行空值检测，防止空指针异常。

其次上面也介绍了 Optional 的各种方法，在实际使用中这些方法常常组合使用。且很多方法也常与 Lambda 表达式结合，获取我们想要的结果的值。

1、对集合中的对象属性进行过滤

创建一个 UserInfo 对象实体类，里面包含 name 属性：

class UserInfo {
    private String name;

    public UserInfo(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

创建 UserInfo 对象集合，测试通过 Optional 获取 name 属性值：

public class OptionalTest {
    public static void main(String[] args) {
        List<UserInfo> userList = getUserInfoList();

        // 创建用于存储姓名的集合
        List<String> nameList = new ArrayList<>();
        // 循环用户列表获取用户信息，值获取不为空且用户以 a 开头的姓名，
        // 如果不符合条件就设置默认值，最后将符合条件的用户姓名加入姓名集合
        for (UserInfo userInfo : userList) {
            nameList.add(Optional.ofNullable(userInfo).map(UserInfo::getName).filter(value -> value.startsWith("z")).orElse("不符合条件"));
        }

        // 输出名字集合中的值
        System.out.println("通过 Optional 过滤的集合输出：");
        nameList.stream().forEach(System.out::println);
    }

    private static List<UserInfo> getUserInfoList() {
        // 创建一个测试的用户集合
        List<UserInfo> userList = new ArrayList<>();

        // 创建几个测试用户
        UserInfo user1 = new UserInfo("zhangsan");
        UserInfo user2 = new UserInfo("lisi");
        UserInfo user3 = null;

        // 将用户加入集合
        userList.add(user1);
        userList.add(user2);
        userList.add(user3);

        return userList;
    }
}

2、级联验证取值

可通过map()方法级联获取对象中的属性，避免每一步都做繁琐的空指针检验，如：

// A 对象中存在B对象，B对象中存在C集合，获取C集合的数据
A aObject = new A();
List<C> cList = Optional.of(aObject).map(A::getbObject).map(B::getcList).orElse(new ArrayList<>());

创建A、B、C三个类：

class A {
    private B bObject;

    public B getbObject() {
        return bObject;
    }

    public void setbObject(B bObject) {
        this.bObject = bObject;
    }
}

class B {
    private List<C> cList;

    public List<C> getcList() {
        return cList;
    }

    public void setcList(List<C> cList) {
        this.cList = cList;
    }
}

class C {
    private String name;

    public C(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

获取集合C

public class OptionalTest {
    public static void main(String[] args) {
        A aObject = getAObject();
        // 不确定 aObject 是否为空的话，可以使用 ofNullable() 方法
        List<C> cList = Optional.of(aObject).map(A::getbObject).map(B::getcList).orElse(new ArrayList<>());
        cList.stream().forEach(e -> {
            System.out.println(e.getName());
        });

        System.out.println("======");
        // B属性为空的时候，不会抛出空指针异常
        aObject.setbObject(null);
        List<C> cList1 = Optional.of(aObject).map(A::getbObject).map(B::getcList).orElse(new ArrayList<>());
        cList1.stream().forEach(e -> {
            System.out.println(e.getName());
        });
    }

    private static A getAObject() {
        C c1 = new C("张三");
        C c2 = new C("李四");
        C c3 = new C("王五");
        C c4 = new C(null);

        List<C> cList = Arrays.asList(c1, c2, c3, c4);

        B b = new B();
        b.setcList(cList);

        A a = new A();
        a.setbObject(b);

        return a;
    }
}

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