1?? 概念

Optional 類是Java 8引入的新特性，旨在解決空值（null）的處理問題。它的設(shè)計目的是為了提供一種更好的方式來處理可能為空的值，避免使用null導(dǎo)致空指針異常。

Optional是一個容器對象，可以持有某個類型的非空值或者空值。它是一個包裝類，用于替代可能為空的引用變量。

下面是Optional類的幾個特征：

• Optional 可以持有非空的值或空值；
• 通過一系列方法，可以對 Optional對象進行操作和轉(zhuǎn)換；
• Optional 提供了一套簡潔的API，方便進行空值處理。
  
  

2?? 優(yōu)勢和缺點

優(yōu)點：

• 提高代碼的可讀性和可維護性，明確表達值可能為空的語義；
• 強制開發(fā)人員顯式地處理空值情況，避免了空指針異常。

缺點：

• 可能引入一些額外的代碼復(fù)雜性，增加代碼量。
  
  

3?? 使用

3.1 常用操作API

Java的Optional使用流程如下：

1. 創(chuàng)建Optional對象：

   • 使用Optional.ofNullable(value)創(chuàng)建一個Optional對象，并將value作為包裝值，value可以是null。
   • 使用Optional.of(value)創(chuàng)建一個Optional 對象，并將 value作為包裝值，value不能為null，否則會拋出NullPointerException。

2. 判斷Optional對象是否包含值：

   • 使用optional.isPresent()方法判斷 Optional 對象是否包含非空值。
     - 使用optional.isEmpty()方法判斷Optional對象是否為空。

3. 獲取Optional對象的值：

   • 使用optional.get()方法獲取對象中的值。如果Optional對象包含值，返回該值；否則拋出NoSuchElementException異常。

4. 使用默認值：

   • 使用optional.orElse(defaultValue)方法獲取Optional對象的值。如果對象包含值，則返回該值；否則返回指定的默認值。
   • 使用optional.orElseGet(supplier)方法獲取Optional對象的值。如果對象包含值，則返回該值；否則使用供應(yīng)商函數(shù)生成一個值并返回。

5. 條件過濾：

   • 使用optional.filter(predicate)方法根據(jù)條件過濾 Optional對象。匹配的話返回當(dāng)前對象，否則返回空的Optional對象。

6. 轉(zhuǎn)換值類型：

   • 使用optional.map(mapper)方法將Optional 對象中的值轉(zhuǎn)換為mapper函數(shù)的結(jié)果，并返回新的對象。
   • 使用optional.flatMap(mapper)方法類似 map操作，但是返回的是 mapper函數(shù)所返回的Optional對象本身。

7. 其他常用方法：

   • 使用optional.ifPresent(consumer)方法，如果Optional對象包含值，則執(zhí)行傳入的操作。
   • 使用optional.orElseThrow()方法，獲取Optional對象的值，如果Optional對象包含值，則返回該值；否則拋出NoSuchElementException異常。

在使用Optional 時，應(yīng)根據(jù)具體場景選擇合適的方法進行操作。在鏈式調(diào)用中，可以通過一系列的 Optional 操作來進行連續(xù)、安全和可讀性更高的調(diào)用流程，處理可能為空的值。

此外，使用Optional 還需要注意謹慎使用get()方法獲取對象的值，最好使用更安全的方法如ifPresent、orElse等進行值的處理，以避免空指針異常的發(fā)生。

Java的 Optional類中全部的操作方法API匯總?cè)缦卤恚?/p>

3.2 案例

下面是一個Java案例程序，演示了如何使用上述每個方法：

import java.util.NoSuchElementException;
import java.util.Optional;
import java.util.function.Predicate;
import java.util.function.Supplier;

public class OptionalExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 定義字符串
        String value1 = "Hello, world!";
        String value2 = null;

        // 1、創(chuàng)建Optional對象，并將字符串作為包裝值
        Optional<String> optional1 = Optional.ofNullable(value1);
        Optional<String> nullOpt = Optional.ofNullable(value2);
        
        // 2、創(chuàng)建Optional對象，并將字符串作為包裝值。注意這種方式下，value不能為null，否則會拋出NullPointerException
        Optional<String> optional2 = Optional.of("Hello, Java!");
        //value為null，會拋出NullPointerException
        try {
            nullOpt = Optional.of(value2);
        }catch (NullPointerException e){
            System.out.println(e);
        }

        // 3、創(chuàng)建一個空的Optional對象
        Optional<String> optional = Optional.empty();
        System.out.println("\n" + optional);
        
        // 4、判斷Optional對象是否包含非空值
        System.out.println("\nIs optional1 present? " + optional1.isPresent());
        System.out.println("Is nullOpt present? " + nullOpt.isPresent());
        
        // 5、獲取Optional對象中的值，如果不存在則拋出NoSuchElementException異常
        String result1 = optional1.get();
        System.out.println("\nValue of optional1: " + result1);
        try {
            String tempResult = nullOpt.get();
            System.out.println("Value of nullOpt: " + tempResult);
        }catch (NoSuchElementException e){
            System.out.println(e);
        }

        // 6、獲取Optional對象的值，若不存在則返回指定的默認值
        String result2 = optional2.orElse("Default Value");
        System.out.println("\nValue of optional2: " + result2);
        String defaultResult = nullOpt.orElse("Default Value");
        System.out.println("Value of nullOpt: " + defaultResult);

        // 7、獲取Optional對象的值，若不存在則使用提供的Supplier生成一個新值
        Supplier<? extends String> other = () -> "Generated Value";
        String result3 = optional2.orElseGet(other);
        System.out.println("\nValue of optional2: " + result3);
        String generatedResult = nullOpt.orElseGet(other);
        System.out.println("Value of nullOpt: " + generatedResult);
        
        // 8、根據(jù)條件過濾Optional對象，返回滿足條件的Optional對象
        Predicate<? super String> predicate = s -> s.length() > 10;
        Optional<String> filteredOptional = optional1.filter(predicate);
        System.out.println("\nFiltered optional1: " + filteredOptional);
        filteredOptional = nullOpt.filter(predicate);
        System.out.println("Filtered nullOpt: " + filteredOptional);
        
        // 9、將Optional對象中的值轉(zhuǎn)換為mapper函數(shù)的結(jié)果，并返回新的Optional對象
        Optional<Integer> lengthOptional = optional1.map(String::length);
        System.out.println("\nLength of optional1: " + lengthOptional.orElse(0));
        
        // 10、類似map操作，返回的是mapper函數(shù)所返回的Optional對象本身
        Optional<String> flatMappedOptional = optional1.flatMap(s -> Optional.of(s.toUpperCase()));
        System.out.println("\nFlattened and mapped optional1: " + flatMappedOptional.orElse(""));
        
        // 11、如果Optional對象包含值，則執(zhí)行傳入的操作
        System.out.println();
        optional2.ifPresent(System.out::println);

        // 12、獲取Optional對象的值，若不存在則拋出自定義的異常
        try {
            String result = optional.orElseThrow(() -> new Exception("Exception: Value is not present"));
            System.out.println("\nValue of optional: " + result);
        }catch (Exception e) {
            System.out.println("\n" + e.getMessage());
        }
    }
}

運行結(jié)果如下：

java.lang.NullPointerException

Optional.empty

Is optional1 present? true
Is nullOpt present? false

Value of optional1: Hello, world!
java.util.NoSuchElementException: No value present

Value of optional2: Hello, Java!
Value of nullOpt: Default Value

Value of optional2: Hello, Java!
Value of nullOpt: Generated Value

Filtered optional1: Optional[Hello, world!]
Filtered nullOpt: Optional.empty

Length of optional1: 13

Flattened and mapped optional1: HELLO, WORLD!

Hello, Java!

Exception: Value is not present

3.3 使用技巧

使用Optional 時可以考慮以下幾點優(yōu)化技巧：

1. 盡量不要在方法參數(shù)或返回類型中使用 Optional。Optional主要用于局部變量和字段，以表明其可能為空；
2. 盡量避免使用optional.get()方法獲取 Optional 對象的值，可以使用ifPresent()、orElse()等更安全的方法來處理值的情況；
3. 謹慎使用嵌套Optional，避免過度復(fù)雜化邏輯。
   
   

4?? 應(yīng)用場景

常見的應(yīng)用場景包括：

• 避免null處理：Optional可以使得代碼更加清晰明確，避免因為忽略處理空值而導(dǎo)致空指針異常；
• 方法返回值：用于替代可能為空的返回值，以便提供更好的可讀性；
• 鏈式調(diào)用：通過一系列的Optional操作，可以進行連續(xù)且安全的調(diào)用鏈。

結(jié)合實際生產(chǎn)應(yīng)用來說，Optional在以下業(yè)務(wù)場景可以發(fā)揮重要的作用：

• 處理外部API調(diào)用，當(dāng)返回值可能為空時使用Optional來封裝；
• 解析JSON對象時，若某些字段為可選字段，可使用Optional來處理；
• 在數(shù)據(jù)庫查詢中，如果結(jié)果可能為空，可以使用Optional處理。
  
  

5?? 實現(xiàn)原理

Optional類是一個常規(guī)的、泛型化的類，通過包裝值的方式來處理可能為空的情況。它采用了一些與空對象模式相關(guān)的思想，Optional類提供了一組豐富的操作方法，以便更方便地處理可選值，避免了使用空對象時的空指針異常。

Optional類的設(shè)計靈感之一可以類比為空對象模式（Null Object Pattern）。
在空對象模式中，需要處理某個操作的對象可能為空，而使用空對象作為代替，以避免空指針異常。
對于Optional類來說，當(dāng)value字段為null時，表示該Optional對象為空，它也被視作特殊的空對象。

Optional類內(nèi)部有一個私有字段value，用于存儲包裝的值。value字段的類型是泛型T，即可以是任何類型的值。如果Optional對象包含一個非空值，則value字段存儲這個值；如果Optional對象為空，則value字段為null。

?? 總結(jié)

Optional類是Java 8引入的強大工具，用于解決空值處理問題。它可以用于包裝可能為空的引用，提供一種更優(yōu)雅且可讀性更高的方式來表示和處理可能為空的值。使用Optional類，我們可以明確表達值是可空的，并通過一系列簡單的操作方法來避免潛在的空指針異常。

盡管Optional并不適用于所有情況，但在正確的場景下，它可以大大提高代碼的可讀性和可維護性。然而，需要謹慎使用Optional，避免過度使用，以免引入額外的復(fù)雜性。了解Optional的基礎(chǔ)和高級語法、Java操作API以及實現(xiàn)原理等方面的知識，將有助于正確地應(yīng)用和優(yōu)化Optional，從而編寫更穩(wěn)健的Java代碼。

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到了這里，關(guān)于【Java基礎(chǔ)教程】（三十一）常用類庫篇 · 第一講：Optional類——解鎖Java的Optional操作，消滅那些隱匿的空指針，還程序世界一個安穩(wěn)！~的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！