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应用Optional处理空指针异常
背景引见
Java 8 引入了一个非常适用的 Optional 类，它主要是为理解决空指针异常（NullPointerException）。当我们对对象的属性停止检查，判别它的值能否为希冀的格式，最终却发现我们查看的并不是一个对象，而是一个空指针，它会立刻抛出一个让人腻烦的 NullPointerException 异常。
实质上，Optional 类是一个包含有可选值的包装类，这意味着 Optional 类既能够含有对象也能够为空。
案例
从一个简单的用例开端。在 Java 8 之前，任何访问对象办法或属性的调用都可能招致 NullPointerException：
String isocode = user.getAddress().getCountry().getIsocode().toUpperCase();
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为了确保不触发异常，需求在访问每一个值之前对其停止明白地检查：
if (user != null) {
Address address = user.getAddress();
if (address != null) {
Country country = address.getCountry();
if (country != null) {
String isocode = country.getIsocode();
if (isocode != null) {
isocode = isocode.toUpperCase();
}
}
}
}
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为了简化这个过程，我们运用 Optional 优化这些代码。
根本用法解析
Optional 的对象可能包含值，也可能为空。能够运用同名办法创立一个空的 Optional。
Optional emptyOpt = Optional.empty();
emptyOpt.get();
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此时访问 emptyOpt 变量的值会招致 NoSuchElementException。
还能够运用 of() 和 ofNullable() 办法创立包含值的 Optioanal 实例，区别在于假如将 null 当作参数传进去 of() 会报空指针异常，所以当对象可能存在或者不存在，应该运用 ofNullable()。
Optional opt = Optional.of(user);
Optional opt = Optional.ofNullable(user);
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从 Optional 实例中取得实践值对象的办法之一是运用 get() 办法。
String name = “John”;
Optional opt = Optional.ofNullable(name);
assertEquals(“John”, opt.get());
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这个办法会在值为 null 的时分抛出异常。要防止异常，需求首先用 isPresent() 办法考证能否有值。
User user = new User("zjh@gmail.com", “1234”);
Optional opt = Optional.ofNullable(user);
assertTrue(opt.isPresent());
assertEquals(user.getEmail(), opt.get().getEmail());
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该办法除了执行检查，还承受一个 Consumer(消费者) 参数，假如对象不是空的，就对执行传入的 Lambda 表达式。
opt.ifPresent( u -> assertEquals(user.getEmail(), u.getEmail()));
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除 ifPresent() 办法外，Optional 类提供了 API 用以返回对象值，或者在对象为空的时分返回默许值。
能够运用的办法是 orElse() ，它的工作方式十分直接，假如有值则返回该值，否则返回传送给它的参数值。
User user = null;
User user2 = new User("zjh@gmail.com", “1234”);
User result = Optional.ofNullable(user).orElse(user2);
assertEquals(user2.getEmail(), result.getEmail());
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此时 user 对象为 null，result 返回 orElse() 参数 user2，假如对象初始值不是 null，那么默许值会被疏忽。
第二个同类型的 API 是 orElseGet() —— 其行为略有不同。这个办法会在有值的时分返回值，假如没有值，它会执行作为参数传入的 Supplier(供给者) 函数式接口，并将返回其执行结果：
User result = Optional.ofNullable(user).orElseGet( () -> user2);
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orElse() 和 orElseGet() 的不同之处在于当 ofNullable() 传入参数不为空时，orElse() 办法依然创立了 User 对象。与之相反，orElseGet() 办法不创立 User 对象。
在执行较密集的调用时，比方调用 Web 效劳或数据查询，这个差别会对性能产生严重影响。
除了 orElse() 和 orElseGet() 办法，Optional 还定义了 orElseThrow() API —— 它会在对象为空的时分抛出异常，而不是返回备选的值：
User result = Optional.ofNullable(user)
.orElseThrow( () -> new IllegalArgumentException());
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这里，假如 user 值为 null，会抛出 IllegalArgumentException。
这个办法让我们有更丰厚的语义，能够决议抛出什么样的异常，而不总是抛出 NullPointerException。
转换与过滤
经过 map() 和 flatMap() 办法能够转换 Optional 的值。
User user = new User("zjh@gmail.com", “1234”);
String email = Optional.ofNullable(user)
.map(u -> u.getEmail()).orElse("default@gmail.com");
assertEquals(email, user.getEmail());
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map() 对值应用（调用）作为参数的函数，然后将返回的值包装在 Optional 中。这就使对返回值停止链式调用的操作成为可能 —— 这里的下一环就是 orElse() 。
flatMap() 也需求函数作为参数，并对值调用这个函数，然后直接返回结果
除了转换值之外，Optional 类也提供了按条件“过滤”值的办法。
filter() 承受一个 Predicate 参数，返回测试结果为 true 的值。假如测试结果为 false，会返回一个空的 Optional。
User user = new User("zjh@gmail.com", “1234”);
Optional result = Optional.ofNullable(user)
.filter(u -> u.getEmail() != null && u.getEmail().contains("@"));
assertTrue(result.isPresent());
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案例优化
运用 Optional 重写最早引见的案例，删除 null 检查，交换为 Optional 的办法。
User user = new User("zjh@gmail.com", “1234”);
String result = Optional.ofNullable(user)
.map(u -> u.getAddress())
.map(a -> a.getCountry())
.map(c -> c.getIsocode())
.orElse("default");
assertEquals(result, “default”);
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源码解析
private Optional() {
this.value = null;
}
private Optional(T value) {
this.value = Objects.requireNonNull(value);
}
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能够看到源码中的结构函数全部都被私有化， 我们可以经过工厂办法的方式来获取 Optional 包装类的实例。
public static Optional of(T value) {
return new Optional<>(value);
}
public static Optional ofNullable(T value) {
return value == null ? empty() : of(value);
}
public static Optional empty() {
@SuppressWarnings("unchecked")
Optional t = (Optional) EMPTY;
return t;
}
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上面的办法是不允许传 null 值的， 下面的是能够的，下面的办法传了空值， 它会默许的帮你创立一个空的 Optional 包装类对象。
isPresent() 是判别这个包装类能否为空， get() 是获取到被包装的对象。isPresent() 还能够承受一个 Consumer(消费者) 参数，假如对象不是空的，就对执行传入的 Lambda 表达式
public boolean isPresent() {
return value != null;
}
public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
if (value != null)
consumer.accept(value);
}
public T get() {
if (value == null) {
throw new NoSuchElementException("No value present");
}
return value;
}
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以下三个办法大致上类似， 假如被包装类为空， 一个是直接返回一个新的被包装对象， 一个是经过函数式编程接口 Supplier 返回一个新的被包装类对象， 最后一个直接返回一个指定异常。
public T orElse(T other) {
return value != null ? value : other;
}
public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {
return value != null ? value : other.get();
}
public T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X {
if (value != null) {
return value;
} else {
throw exceptionSupplier.get();
}
}
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以下三个办法承受 Predicate 接口，完成转换与过滤操作。
public Optional filter(Predicate<? super T> predicate) {
Objects.requireNonNull(predicate);
if (!isPresent())
return this;
else
return predicate.test(value) ? this : empty();
}
public Optional map(Function<? super T, ? extends U> mapper) {
Objects.requireNonNull(mapper);
if (!isPresent())
return empty();
else {
return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));
}
}
public Optional flatMap(Function<? super T, Optional> mapper) {
Objects.requireNonNull(mapper);
if (!isPresent())
return empty();
else {
return Objects.requireNonNull(mapper.apply(value));
}
}
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总结
Optional 是 Java 言语的有益补充 —— 它旨在减少代码中的 NullPointerExceptions。
经过设计，自然的融入了 Java 8 函数式支持。
总的来说，这个简单而强大的类有助于创立简单、可读性更强、比对应程序错误更少的程序。