Java8新特性之空指针异常的克星Optional类

Java8新特性系列我们已经介绍了Stream、Lambda表达式、DateTime日期时间处理，最后以“NullPointerException” 的克星Optional类的讲解来收尾。
背景
作为开发人员每天与NullPointerException斗智斗勇。每接收到参数或调用方法获得值得判断一下是否为null。稍不留意，空指针异常就像幽灵一样出现了。
这篇文章我们来学习Java8是如何通过Optional类来避免空指针异常的。
先来看一下不使用Optional类时，我们为了防止NullPointerException会怎么处理。
public String getParentName(Person son) {
if (son != null) {
Person parent = son.getParent();
if (parent != null) {
return parent.getUsername();
} else {
return “–”;
}
}

return "--";

}复制代码

为了防止出现异常，需要不停的判断对象是否为null。但如果业务逻辑比较复杂，会涌现出大量的ifelse。看似逻辑缜密，但易读性却并不高。
为了解决相关问题，在Effective Java中建议若方法返回类型为集合，则通过返回空集合以避免 NullPointerException，真是煞费苦心。
先看一下上面的代码使用Optional之后会变成什么样子。
public String getParentNameWithOptional(Person son) {
return Optional.ofNullable(son).map(Person::getParent).map(Person::getUsername).orElse("–");
}复制代码

对照一下代码，看看神不神奇？！

Optional类简介
java.util.Optional类的引入很好的解决空指针异常，类声明如下：
public final class Optional {}复制代码

java.util.Optional类是一个封装了Optional值的容器对象，Optional值可以为null，如果值存在，调用isPresent()方法返回true，调用get()方法可以获取值。
通过源代码会发现，它并没有实现java.io.Serializable接口，因此应避免在类属性中使用，防止意想不到的问题。
除了Optional类之外，还扩展了一些常用类型的Optional对象，比如：OptionalDouble、OptionalInt、OptionalLong。用法基本上相似。
下面通过具体的操作和功能来了解Optional类。
创建Optional对象
创建Optional对象有三种方法：empty()、of()、ofNullable()，均为静态方法。
如果Optional对象没有值则用empty()方法。
Optional empty = Optional.empty();复制代码

如果确定Optional对象的值不为null，则可用of()方法。
Optional stringOptional = Optional.of(“Hello 公众号：程序新视界”);复制代码

如果不确定Optional对象的值是否为null，则可用ofNullable()。比如上面，不确定Person对象是不否null，就用了ofNullable()方法。当然，也可以直接给该方法传null。
Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);复制代码

此时，通过调用其isPresent方法可以查看该Optional中是否值为null。
boolean bool = ofNullOptional.isPresent();
System.out.println(bool);复制代码

此时如果直接调用get方法获取值，则会抛出异常。
ofNullOptional.get();复制代码

get获取Optional中的值
通过get方法可获取Optional中的值，但如果值为null，则会抛出异常。
Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);
ofNullOptional.get();复制代码

异常信息：
java.util.NoSuchElementException: No value present
at java.util.Optional.get(Optional.java:135)
…复制代码

此时，需要另外一个方法的辅助：isPresent()。该方法可判定Optional中是否有值，如果有则返回true，如果没有则返回false。
Optional ofNullOptional = Optional.ofNullable(null);
boolean bool = ofNullOptional.isPresent();
if(bool){
ofNullOptional.get();
}复制代码

map获取Optional中的值
对于对象操作，也可以通过map来获取值，最开始简化的例子就是如此。
Optional sonOptional = Optional.ofNullable(son);
System.out.println(sonOptional.map(Person::getUsername));复制代码

map方法，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。
flatMap获取Optional中的值
如果有值，则返回Optional类型返回值，否则返回空Optional。flatMap与map方法类似。但flatMap中的mapper返回值必须是Optional。调用结束时，flatMap不会对结果用Optional封装。
Optional sonOptional = Optional.ofNullable(son);
sonOptional.flatMap(OptionalTest::getOptionalPerson);复制代码

调用的是当前类OptionalTest的另外一个方法：
public static Optional getOptionalPerson(Person person){
return Optional.ofNullable(person);
}复制代码

orElse获取Optional中的值
orElse方法，如果有值就返回，否则返回一个给定的值作为默认值；
Optional.empty().orElse("–");复制代码

上面这种情况就会返回“–”。
在此，这种操作与三目运算效果一样。
str != null ? str : "–"复制代码

orElseGet获取Optional中的值
orElseGet()方法与orElse()方法作用类似，但生成默认值的方式不同。该方法接受一个Supplier函数式接口参数，用于生成默认值；

Optional.empty().orElseGet(() -> {
String a = “关注”;
String b = “公众号：程序新视界”;
return a + b;
});复制代码

很显然，这里可以处理更多的业务逻辑。

orElseThrow获取Optional中的值
orElseThrow()方法与get()方法类似，当值为null时调用会抛出NullPointerException异常，但该方法可以指定抛出的异常类型。
Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException(“请先关注公众号！”));复制代码

此时打印异常信息为：
Optional.empty().orElseThrow(()-> new RuntimeException(“请先关注公众号！”));复制代码

判断并执行操作
ifPresent方法，可对值进行判断然后打印，接收参数为Consumer函数式接口。
Optional.of(“公众号：程序新视界”).ifPresent(System.out::println);复制代码

当然，也可以在函数中执行其他复杂操作：
Optional.of(“公众号：程序新视界”).ifPresent((val)->{
System.out.println(“欢迎关注” + val);
});复制代码

filter()方法过滤
filter()方法可用于判断Optional对象是否满足给定条件，一般用于条件过滤：
Optional.of(“公众号：程序新视界”).filter((val)->{
return val.contains(“程序新视界”);
});
// 简化写法
Optional.of(“公众号：程序新视界”).filter((val)-> val.contains(“程序新视界”));复制代码

使用误区
关于使用Optional的误区有以下：

正确的使用创建方法，不确定是否为null时尽量选择ofNullable方法。
避免用在成员变量上（原因上面已经提到）；
避免直接调用Optional对象的get和isPresent方法；

最后一条可能难理解，试想一下如果先用isPresent方法获得是否存在，然后决定是否调用get方法和之前的ifelse判断并无二致。
Java8提倡函数式编程，新增的许多API都可以用函数式编程表示，Optional类也是其中之一。