使用Java中的Optional

Posted by ZhimengChen on 2020-11-28

NullPointerException是非常常见的异常。由于它,程序往往需要大量使用if-else代码块来处理空值,这使得代码看起来不简洁 优雅 ,且不方便自己和他人阅读。本文介绍如何用Optional类来处理null值问题。

Optional类

先来看一段代码:

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String isocode = user.getAddress().getCountry().getIsocode().toUpperCase();

这段代码在任何一个方法调用时,都有可能抛出NullPointerException
而通常我们的处理方式是不断地利用if代码块来确保上一步的值不为空并执行下一步代码。

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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();
}
}
}
}

嗯,一股切割器cutter的味道。

Optional类是Java8为了解决null值判断问题,借鉴google guava类库的Optional类而引入的一个同名Optional类,使用Optional类可以避免显式的null值判断(null的防御性检查),避免null导致的NPE(NullPointerException)。

如何创建Optional实例

Optional类没有公共构造函数。 但是确提供了三个静态方法在不同情形下根据需求创建Optional实例。

Optional.of()

这个方法要求你传入一个不为空的值(不一定是引用类型,也可以是原始类型),
所以下面这种写法还是会抛出一个NullPointerException异常:

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Optional.of(null);

可见Optional并不能完全避免NullPointerException,关键在于你是否正确以及规范地使用它。
但大多数情况下,我们使用Optional正是由于无法确定值是否为空。在这种情况下,我们使用下面这个方法。

Optional.ofNullable()

这个方法允许你传入空值或者非空值。

Optional.empty()

这个方法会返回一个包装空值的Optional实例。也许你会觉得它会有点鸡肋(我一开始也是这么认为的)。
考虑以下代码:

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int dividend = 10, divisor = 0;
int result = dividend / divisor;
Optional<Integer> o = Optional.of(result);

显然它会在运行期抛出ArithmeticException异常,这使得后续对于o的可能存在的操作因异常而终止。

改写如下:

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int dividend = 10, divisor = 0;
Optional<Integer> o;
try {   
int result = dividend / divisor;   
o = Optional.of(result);
} catch (ArithmeticException e) {  
o = Optional.empty();
}

访问Optional实例的值

get()

它的源码:

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public T get() {    
if (value == null) {
throw new NoSuchElementException("No value present");   
}   
return value;
}

当Optional实例包装的是一个空值时,它会抛出NoSuchElementException

所以在调用get()方法前我们还是需要判断Optional是否包装空值。
使用ifPresent()方法来判断其包装的是否是空值:

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public static String getGender(Student student) {
Optional<Student> stuOpt = Optional.ofNullable(student);
if(stuOpt.isPresent()) {
return stuOpt.get().getGender();
}

return "Unkown";
}

而这其实是一种很糟糕的写法,因为这种用法不但没有减少null的防御性检查,而且增加了Optional包装的过程,违背了Optional设计的初衷,因此开发中要避免这种糟糕的使用。 下文会介绍相对更好的写法。

获取默认值

Optional提供了两种方法来返回默认值。

orElse()

orElse()会在Optional有值时返回它的值,否则就会返回传入的默认值。

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public class Main {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(getGender(null));   
}   

public static String getGender(Student student) {
Student stuOpt = Optional.ofNullable(student).orElse(new Student();       
return stuOpt.getGender();   
}
}

orElseGet()

orElseGet()则稍有不同,它会在Optional有值时返回其值,否则就会执行作为参数传入的Supplier实例的get()方法,并返回其执行结果。

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public class Main {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(getGender(null));   
}   

public static String getGender(Student student) {
Student stuOpt = Optional.ofNullable(student).orElseGet(Student::new);     
return stuOpt.getGender();   
}
}

两者的不同之处

  • orElse()EAGER的,也就是说无论Optional的值是否为空,它都会执行。
  • orElseGet()LAZY的,只有当Optional的值为空时,才会执行。

由于由以上差异,我们要根据业务场景谨慎选择,尤其是涉及服务调用或数据查询等耗时操作时。

参考文献