Java8处理空对象之Optional

Optional

Java8中引入java.util.Optional，这是一个封装Optional值的类。

举例来说，如果一个人可能有也可能没有车，那么Person类内部的car变量就不应该声明为Car，遭遇某人没有车时不应该把null引用赋值给它，而是应该将其声明为Optional类型。

在代码中始终如一地使用Optional，能非常清晰地界定出变量值的缺失是结构上的问题，还是算法上的缺陷，抑或是数据中的问题。

引入Optional类的意图并非要消除每一个null引用。与此相反，它的目标是帮助更好地设计出普适的API，以便看到方法签名，就能了解它是否接受一个Optional的值。这种强制会积极的将变量从Optional中解包出来，直面缺失的变量值。

创建Optional对象

Optional.empty，创建一个空的Optional对象
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Optional<Car> optCar = Optional.empty();
Optional.of，依据一个非空值创建一个Optional对象
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Optional<Car> optCar = Optional.of(car);

如果car是一个null，这段代码会立即抛出一个NullPointerException，而不是等到试图访问car的属性值时才返回一个错误。

Optional.ofNullable，创建一个允许null值的Optional对象
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Optional<Car> optCar = Optional.ofNullable(car);

如果car是null，那么得到的Optional对象就是个空对象。

不过get()方法在遭遇到空的Optional对象时也会抛出异常，所以不按照约定的方式使用它，又会让再度陷入由null引起的代码维护的梦魇。

使用map从Optional对象中提取和转换值

map操作会将提供的函数应用于流的每个元素。你可以把Optional对象看成一种特殊的集合数据，它至多包含一个元素。

如果Optional包含一个值，那函数就将该值作为参数传递给map，对该值进行转换。如果Optional为空，就什么也不做。

String name = null;
if(insurance != null){
    name = insurance.getName();
}

优化

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Optional<Insurance> optInsurance = Optional.ofNullable(insurance); 

Optional<String> name = optInsurance.map(Insurance::getName);

使用flatMap链接Optional对象

使用流时，flatMap方法接受一个函数作为参数，这个函数的返回值是另一个流。

这个方法会应用到流中的每一个元素，最终形成一个新的流。但是flagMap会用流的内容替换每个新生成的流。

public String getCarInsuranceName(Optional<Person> person) { return person.flatMap(Person::getCar)
                     .flatMap(Car::getInsurance)
                     .map(Insurance::getName)
                     .orElse("Unknown");
}

使用Optional解引用串接对象

上例中，以Optional封装的Person入手，对其调用flatMap(Person::getCar)。

flatMap将某个Function作为参数，被传递给Optional封装的Person对象，对其进行转换。Function的具体表现是一个方法引用，即对Person对象的getCar方法进行调用。由于该方法返回一个Optional类型的对象，Optional内的Person也被转换成了这种对象的实例，结果就是一个两层的Optional对象，最终它们会被flagMap操作合并。

可以将这种合并操作简单地看成把两个Optional对象结合在一起，如果其中有一个对象为空，就构成一个空的Optional对象。如果你对一个空的Optional对象调用flatMap，结果不会发生任何改变，返回值也是个空的Optional对象。

如果Optional封装了一个Person对象，传递给flapMap的Function，就会应用到Person上对其进行处理。这个例子中，由于Function的返回值已经是一个Optional对象，flapMap方法就直接将其返回。

如果调用链上的任何一个方法返回一个空的Optional，那么结果就为空，否则返回的值就是你期望的保险公司的名称。

如何读出这个值呢?毕竟最后得到的这个对象还是个Optional，它可能包含保险公司的名称，也可能为空。可以使用了一个名为orElse的方法，当Optional的值为空时，它会为其设定一个默认值。

无法序列化

由于Optional类设计时就没特别考虑将其作为类的字段使用，所以它也并未实现Serializable接口。由于这个原因，如果用了某些要求序列化的库或者框架，在模型中使用Optional，有可能引发应用程序故障。

如果你一定要实现序列化的域模型，作为替代方案，建议像下面这个例子那样，提供一个能访问声明为Optional、变量值可能缺失的接口。

public class Person {
    private Car car;
    public Optional<Car> getCarAsOptional(){
        return Optional.ofNullable(car);
    } 
}

两个Optional对象的组合

if (person.isPresent() && car.isPresent()){
    return Optional.of(findCheapestInsurance(person.get(), car.get())); 
} else {
    return Optional.empty();
}

以不解包的方式组合两个Optional对象

1	return person.flatMap(p -> car.map(c -> findCheapestInsurance(p, c)));

使用filter剔除特定的值

filter方法接受一个谓词作为参数。如果Optional对象的值存在，并且它符合谓词的条件，filter方法就返回其值;否则它就返回一个空的Optional对象。

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if(insurance != null && "CambridgeInsurance".equals(insurance.getName())){
System.out.println("ok");
}

优化

1 2	optInsurance.filter(insurance -> "CambridgeInsurance".equals(insurance.getName())) .ifPresent(x -> System.out.println("ok"));

return person.filter(p -> p.getAge() >= minAge)
            .flatMap(Person::getCar)
            .flatMap(Car::getInsurance)
            .map(Insurance::getName)
            .orElse("Unknown");
}

用Optional封装可能为null的值

1	Object value = map.get("key");

优化

1	Optional<Object> value = Optional.ofNullable(map.get("key"));

return Optional.ofNullable(props.getProperty(name))
        .flatMap(OptionalUtility::stringToInt)
        .filter(i -> i > 0)
        .orElse(0);

异常与Optional的对比

try {
    return Optional.of(Integer.parseInt(s));
} catch (NumberFormatException e) {
    return Optional.empty();
}

建议将多个类似的方法封装到一个工具类中。

基础类型的Optional对象和避免使用

基础类型

OptionalInt
OptionalLong
OptionalDouble

不推荐使用基础类型的Optional，因为基础类型的Optional不支持map、flatMap以及filter方法，而这些却是Optional类最有用的方法。

Optional类方法

get()
是这些方法中最简单但又最不安全的方法。如果变量存在，它直接返回封装的变量值，否则就抛出一个NoSuchElementException异常。所以，除非非常确定Optional变量一定包含值，否则不使用。此外，这种方式即便相对于嵌套式的null检查，也并未体现出多大的改进。
orElse(T other)
允许在Optional对象不包含值时提供一个默认值。
orElseGet(Supplier<? extends T> other)
是orElse方法的延迟调用版，Supplier方法只有在Optional对象不含值时才执行调用。如果创建默认值是件耗时费力的工作，应该考虑采用这种方式(借此提升程序的性能)，或者需要非常确定某个方法仅在 Optional为空时才进行调用，也可以考虑该方式(这种情况有严格的限制条件)。
orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)
和get方法非常类似，它们遭遇Optional对象为空时都会抛出一个异常，但是使用orElseThrow你可以定制希望抛出的异常类型。
ifPresent(Consumer<? super T>)
能在变量值存在时执行一个作为参数传入的方法，否则就不进行任何操作。
of
将指定值用Optional封装之后返回，如果该值为null，则抛出一个NullPointerException异常。
ofNullable
将指定值用Optional封装之后返回，如果该值为null，则返回一个空的Optional对象。
flatMap
如果值存在，就对该值执行提供的mapping函数调用，返回一个 Optional 类型的值，否则就返回一个空的Optional对象
map
如果值存在，就对该值执行提供的mapping函数调用将指定值用Optional封装之后返回，如果该值为null，则返回一个空的 Optional对象。