Java 8 Optional类深度解析

文章转于：https://www.cnblogs.com/xingzc/p/5778090.html

思考： 调用一个方法得到了返回值却不能直接将返回值作为参数去调用别的方法。

原来解决方案： 我们首先要判断这个返回值是否为null，只有在非空的前提下才能将其作为其他方法的参数。这正是一些类似Guava的外部API试图解决的问题。

　　　　　　　 一些JVM编程语言比如Scala、Ceylon等已经将对在核心API中解决了这个问题。

 

新版本的Java，比如Java 8引入了一个新的Optional类。Optional类的Javadoc描述如下：

• 这是一个可以为null的容器对象。如果值存在则isPresent()方法会返回true，调用get()方法会返回该对象。

 

of(T value) 为非null的值创建一个Optional。

　　of方法通过工厂方法创建Optional类。需要注意的是，创建对象时传入的参数不能为null。如果传入参数为null，则抛出NullPointerException 。

//调用工厂方法创建Optional实例
Optional name = Optional.of("Sanaulla");
//传入参数为null，抛出NullPointerException.
Optional someNull = Optional.of(null);

 

ofNullable(T value) 为指定的值创建一个Optional，如果指定的值为null，则返回一个空的Optional。

　　ofNullable与of方法相似，唯一的区别是可以接受参数为null的情况。示例如下：

//下面创建了一个不包含任何值的Optional实例。例如，值为'null'
Optional empty = Optional.ofNullable(null);

 

empty() 返回一个空的 Optional实例。

Optional name = Optional.empty();

 

isPresent() 如果值存在返回true，否则返回false。

　　类似下面的代码：

//isPresent方法用来检查Optional实例中是否包含值
if (name.isPresent()) {
    //在Optional实例内调用get()返回已存在的值
    System.out.println(name.get());//输出Sanaulla
}

 

get() 如果Optional有值则将其返回，否则抛出NoSuchElementException。

　　上面的示例中，get方法用来得到Optional实例中的值。下面我们看一个抛出NoSuchElementException的例子：

//执行下面的代码会输出：No value present 
try {
    //在空的Optional实例上调用get()，抛出NoSuchElementException
    System.out.println(empty.get());
} catch (NoSuchElementException ex) {
    System.out.println(ex.getMessage());
}

 

ifPresent(Consumer consumer) 如果存在值，则使用该值调用指定的消费者，否则不执行任何操作。

　　要理解ifPresent方法，首先需要了解Consumer类。简答地说，Consumer类包含一个抽象方法。该抽象方法对传入的值进行处理，但没有返回值。

　　Java8支持不用接口直接通过lambda表达式传入参数。

　　如果Optional实例有值，调用ifPresent()可以接受接口段或lambda表达式。类似下面的代码：

//ifPresent方法接受lambda表达式作为参数。
//lambda表达式对Optional的值调用consumer进行处理。
name.ifPresent((value) -> {
    System.out.println("The length of the value is: " + value.length());
    return “adf”;//此处不可以有返回值
});

 

orElse(T other) 如果有值则将其返回，否则返回指定的其它值other。

　　如果Optional实例有值则将其返回，否则返回orElse方法传入的参数。示例如下：

//如果值不为null，orElse方法返回Optional实例的值。
//如果为null，返回传入的消息。
System.out.println(empty.orElse("There is no value present!"));//输出：There is no value present!
System.out.println(name.orElse("There is some value!"));//输出：Sanaulla

 

orElseGet(Supplier other)

　　orElseGet与orElse方法类似，区别在于得到的默认值。orElse方法将传入的字符串作为默认值，orElseGet方法可以接受Supplier接口的实现用来生成默认值。示例如下：

//orElseGet与orElse方法类似，区别在于orElse传入的是默认值，
//orElseGet可以接受一个lambda表达式生成默认值。
System.out.println(empty.orElseGet(() -> "Default Value"));//输出：Default Value
System.out.println(name.orElseGet(() -> "Default Value"));//输出：Sanaulla

 

orElseThrow(Supplier exceptionSupplier) 如果有值则将其返回，否则抛出supplier接口创建的异常。

　　在orElseGet方法中，我们传入一个Supplier接口。然而，在orElseThrow中我们可以传入一个lambda表达式或方法，如果值不存在来抛出异常。示例如下：

try {
    //orElseThrow与orElse方法类似。与返回默认值不同，
    //orElseThrow会抛出lambda表达式或方法生成的异常 
    empty.orElseThrow(ValueAbsentException::new);
} catch (Throwable ex) {
    System.out.println(ex.getMessage());//输出: No value present in the Optional instance
}

　　ValueAbsentException定义如下：

class ValueAbsentException extends Throwable {
    public ValueAbsentException() {
    　　super();
    }
 
    public ValueAbsentException(String msg) {
    　　super(msg);
    }
 
    @Override
    public String getMessage() {
    　　return "No value present in the Optional instance";
    }
}    

 

map(Function mapper) 如果有值，则对其执行调用mapping函数得到返回值。如果返回值不为null，则创建包含mapping返回值的Optional作为map方法返回值，否则返回空Optional。

　　map方法用来对Optional实例的值执行一系列操作。通过一组实现了Function接口的lambda表达式传入操作。map方法示例如下：

//map方法执行传入的lambda表达式参数对Optional实例的值进行修改。
//为lambda表达式的返回值创建新的Optional实例作为map方法的返回值。
Optional upperName = name.map((value) -> value.toUpperCase());
System.out.println(upperName.orElse("No value found"));

 

flatMap(Function> mapper) 如果有值，为其执行mapping函数返回Optional类型返回值，否则返回空Optional。flatMap与map（Funtion）方法类似，区别在于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。

　　flatMap方法与map方法类似，区别在于mapping函数的返回值不同。map方法的mapping函数返回值可以是任何类型T，而flatMap方法的mapping函数必须是Optional。

　　参照map函数，使用flatMap重写的示例如下：

//flatMap与map（Function）非常类似，区别在于传入方法的lambda表达式的返回类型。
//map方法中的lambda表达式返回值可以是任意类型，在map函数返回之前会包装为Optional。 
//但flatMap方法中的lambda表达式返回值必须是Optionl实例。 
upperName = name.flatMap((value) -> Optional.of(value.toUpperCase()));
System.out.println(upperName.orElse("No value found"));//输出SANAULLA

 

filter(Predicate predicate) filter个方法通过传入限定条件对Optional实例的值进行过滤。文档描述：如果有值并且满足断言条件返回包含该值的Optional，否则返回空Optional。

　　读到这里，可能你已经知道如何为filter方法传入一段代码。是的，这里可以传入一个lambda表达式。对于filter函数我们应该传入实现了Predicate接口的lambda表达式。如果你不熟悉Predicate接口，可以参考这篇文章。

　　现在我来看看filter的各种用法，下面的示例介绍了满足限定条件和不满足两种情况：

//filter方法检查给定的Option值是否满足某些条件。
//如果满足则返回同一个Option实例，否则返回空Optional。
Optional longName = name.filter((value) -> value.length() > 6);
System.out.println(longName.orElse("The name is less than 6 characters"));//输出Sanaulla
 
//另一个例子是Optional值不满足filter指定的条件。
Optional anotherName = Optional.of("Sana");
Optional shortName = anotherName.filter((value) -> value.length() > 6);
System.out.println(shortName.orElse("The name is less than 6 characters"));//输出：name长度不足6字符

 

以上，我们介绍了Optional类的各个方法。下面通过一个完整的示例对用法集中展示：

public class OptionalDemo {

　　public static void main(String[] args) {
　　　　//创建Optional实例，也可以通过方法返回值得到。
　　　　Optional name = Optional.of("Sanaulla");
 
　　　　//创建没有值的Optional实例，例如值为'null'
　　　　Optional empty = Optional.ofNullable(null);
 
　　　　//isPresent方法用来检查Optional实例是否有值。
　　　　if (name.isPresent()) {
　　　　　　//调用get()返回Optional值。
　　　　　　System.out.println(name.get());
　　　　}
 
　　　　try {
　　　　　　//在Optional实例上调用get()抛出NoSuchElementException。
　　　　　　System.out.println(empty.get());
　　　　} catch (NoSuchElementException ex) {
　　　　　　System.out.println(ex.getMessage());
　　　　}
 
　　　　//ifPresent方法接受lambda表达式参数。
　　　　//如果Optional值不为空，lambda表达式会处理并在其上执行操作。
　　　　name.ifPresent((value) -> {
　　　　　　System.out.println("The length of the value is: " + value.length());
　　　　});
 
　　　　//如果有值orElse方法会返回Optional实例，否则返回传入的错误信息。
　　　　System.out.println(empty.orElse("There is no value present!"));
　　　　System.out.println(name.orElse("There is some value!"));
 
　　　　//orElseGet与orElse类似，区别在于传入的默认值。
　　　　//orElseGet接受lambda表达式生成默认值。
　　　　System.out.println(empty.orElseGet(() -> "Default Value"));
　　　　System.out.println(name.orElseGet(() -> "Default Value"));
 
　　　　try {
　　　　　　//orElseThrow与orElse方法类似，区别在于返回值。
　　　　　　//orElseThrow抛出由传入的lambda表达式/方法生成异常。
　　　　　　empty.orElseThrow(ValueAbsentException::new);
　　　　} catch (Throwable ex) {
　　　　　　System.out.println(ex.getMessage());
　　　　}

　　　　//map方法通过传入的lambda表达式修改Optonal实例默认值。 
　　　　//lambda表达式返回值会包装为Optional实例。
　　　　Optional upperName = name.map((value) -> value.toUpperCase());
　　　　System.out.println(upperName.orElse("No value found"));

　　　　//flatMap与map（Funtion）非常相似，区别在于lambda表达式的返回值。
　　　　//map方法的lambda表达式返回值可以是任何类型，但是返回值会包装成Optional实例。
　　　　//但是flatMap方法的lambda返回值总是Optional类型。
　　　　upperName = name.flatMap((value) -> Optional.of(value.toUpperCase()));
　　　　System.out.println(upperName.orElse("No value found"));
 
　　　　//filter方法检查Optiona值是否满足给定条件。
　　　　//如果满足返回Optional实例值，否则返回空Optional。
　　　　Optional longName = name.filter((value) -> value.length() > 6);
　　　　System.out.println(longName.orElse("The name is less than 6 characters"));
 
　　　　//另一个示例，Optional值不满足给定条件。
　　　　Optional anotherName = Optional.of("Sana");
　　　　Optional shortName = anotherName.filter((value) -> value.length() > 6);
　　　　System.out.println(shortName.orElse("The name is less than 6 characters"));
　　}
 }

　　上述代码输出如下：

Sanaulla
No value present
The length of the value is: 8
There is no value present!
Sanaulla
Default Value
Sanaulla
No value present in the Optional instance
SANAULLA
SANAULLA
Sanaulla
The name is less than 6 characters

 

实例展示

实例一：

　　假如有一个Person 对象，它有一个Address 属性，而Address属性还嵌套一个validFrom的日期。所有的值都可能是null。好了，现在我们来判断一下Person 的这些属性是否是Valid的。

private boolean validAddress(NullPerson person) {
　　if (person != null) {
　　　　if (person.getAddress() != null) {
　　　　　　final Instant validFrom = person.getAddress().getValidFrom();
　　　　　　return validFrom != null && validFrom.isBefore(now());
　　　　} else
　　　　　　return false;
　　} else
　　　　return false;
}

　　或者也可以这么写：

return person != null &&
    person.getAddress() != null &&
    person.getAddress().getValidFrom() != null &&
    person.getAddress().getValidFrom().isBefore(now());

　　总之 都不是很好看。但如果这些属性都是Optional，那么看起来会稍微舒服一点。

class Person {

　　private final Optional
 address;

　　public Optional
 getAddress() {
　　　　return address;
　　}
 
　　//...
}

class Address {
　　private final Optional validFrom;

　　public Optional getValidFrom() {
　　　　return validFrom;
　　}

　　//...
}

　　以下代码就实现了一样的判断：

return person.flatMap(Person::getAddress).flatMap(Address::getValidFrom).filter(x -> x.before(now())).isPresent();

　　使用Optional以后，NullPointerException 就从此消失了。

 

将一个Optional转为List或者Set

　　Optional是一个集合，虽然里面只有0或者1个元素，但它一样是一个集合。如果要转为List或者Set，一般的写法可以是：

public static  List toList(Optional option) {
　　return option.map(Collections::singletonList).orElse(Collections.emptyList());
}

　　或者更传统的写法：

public static  List toList(Optional option) {
　　if (option.isPresent())
　　　　return Collections.singletonList(option.get());
　　else
　　　　return Collections.emptyList();
}

　　但是在java8里，其实只需要这么写：

import static java.util.stream.Collectors.*;
//转为List
List list = collect(opt, toList());
//转为Set
Set  set  = collect(opt, toSet());

 

实例二：

　　一个man可能会有一个女神，如果有女神则返回女神姓名，没有返回一个默认name。

　　传统做法：

public String getGodnessName(Man man) {
　　if (man != null) {
　　　　Godness godness = man.getGodness();
　　　　if (godness !=null) {
　　　　　　return godness.getName();

　　　　}
　　}
　　return "小离";
}

public void test5() {
　　Man man = new Man();
　　String godnessName = getGodnessName(man);
　　System.out.println(godnessName);//打印结果小离
}

　　用Optional类来处理(代码清爽了一些)

public String getGodnessName2(Optional man) {
　　return man.orElse(new NewMan())//如果man是null则新创建一个对象
　　　　　　.getGodness()
　　　　　　.orElse(new Godness("小离"))//如果man没有女神则设置一个默认女神的名字
　　　　　　.getName();
}

public void test5() {
　　Optional godness = Optional.ofNullable(new Godness("小妹"));
　　Optional op = Optional.ofNullable(new NewMan(godness));
　　String str = getGodnessName2(op);
　　System.out.println(str);//打印结果小妹
}

 

 

 

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