Optional 类位于 java.util 包下,自 JDK 1.8 版本新增的,它是一个 final 类,不能被继承,且构造函数是 private 的,不能被实例化,它提供了一系列对 null 空值的处理方法,是一个包装类,既可以包装非空对象,也可以包装空值,下面来看看它的定义以及默认构造函数。
public final class Optional {
private Optional() {
this.value = null;
}
}
众所周知,在Java开发过程中,经常需要对 null 进行判断和处理,如果漏掉了,就会引发 NullPointerException 异常,因此 null 判断几乎会遍布在代码的每个角落,那么神奇的 null 是如何诞生的呢?
1965年,英国一位名为Tony Hoare的计算机科学家在设计ALGOL W语言时提出了null引用的想法。ALGOL W是第一批在堆上分配记录的类型语言之一。Hoare选择null引用这种方式,“只是因为这种方法实现起来非常容易”。虽然他的设计初衷就是要“通过编译器的自动检测机制,确保所有使用引用的地方都是绝对安全的”,他还是决定为null引用开个绿灯,因为他认为这是为“不存在的值”建模最容易的方式。很多年后,他开始为自己曾经做过这样的决定而后悔不迭,把它称为“我价值百万的重大失误”。(引自网络)
其实, null 引入的目的是为了表示变量值的缺失。
那么在Java 8 中为什么会引入这样的一个 Optional 类呢?主要是为了对存在或缺失的变量值建模,这样一来,不管变量有没有值,都可以统一使用 Optional 来表示,它可以减少 null 值的判断逻辑,使得代码结构更加简单,同时也可以减少 NullPointerException 异常的出现。
1、构造函数
Optional 类提供了两个构造函数,都是 private 的,如下:
private Optional() {
this.value = null;
}
private Optional(T value) {
// value 值不能为 null,否则会抛出空指针异常
this.value = Objects.requireNonNull(value);
}
因为构造函数是私有的,所以不能直接实例化 Optional 类,那么如果创建 Optional 实例呢?可以通过以下的三个方法:
empty() :通过静态工厂方法创建一个空的 Optional 实例;
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;
2、方法
Optional 类提供了一些方法,主要分为 静态方法和实例方法 ,像上面提到的三个方法,都是静态方法,主要用于创建 Optional 实例。
2.1 静态方法
(1)empty()
empty() 方法是通过静态工厂方法创建一个空的 Optional 实例,不包含任何值,其定义如下:
private static final Optional> EMPTY = new Optional<>();
public static Optional empty() {
@SuppressWarnings("unchecked")
Optional t = (Optional) EMPTY;
return t;
}
如果直接调用 empty() 方法,将会直接返回静态常量 EMPTY .
(2)of()
of() 方法将指定值用 Optional 封装之后返回,如果该值为 null ,则抛出一个 NullPointerException 异常,其源码如下:
public static Optional of(T value) {
return new Optional<>(value);
}
直接是通过 new Optional(T value) 方法创建实例,该构造方法使用 Objects.requireNonNull() 对传入的参数进行检查,其源码如下:
public static T requireNonNull(T obj) {
if (obj == null)
throw new NullPointerException();
return obj;
}
也就是说 of() 方法不接受 null 空值。
(3)ofNullable()
ofNullable() 方法将指定值用 Optional 封装之后返回,如果该值为 null ,则返回一个空的 Optional 对象,其定义如下:
public static Optional ofNullable(T value) {
return value == null ? empty() : of(value);
}
从实现可以看出, ofNullable() 方法可以接受 null 空值,而 of() 方法不能接收空值,这也是它与 of() 方法之间的区别。
2.2 实例方法
(1)get()
get() 方法是用来获取 Optional 封装的值的,如果该值存在,将该值用 Optional 封装返回,否则抛出一个 NoSuchElementException 异常,其定义如下:
public T get() {
if (value == null) {
throw new NoSuchElementException("No value present");
}
return value;
}
其中的 value 值是 Optional 中的成员变量,其定义如下:
private final T value;
(2)isPresent()
isPresent() 方法用于判断 value 值是否存在,如果值存在就返回true,否则返回false,其定义如下:
public boolean isPresent() {
return value != null;
}
(3)ifPresent()
ifPresent() 方法也是用于判断 value 值是否存在,如果值存在,就执行使用该值的方法调用,否则什么也不做,其定义如下:
public void ifPresent(Consumer super T> consumer) {
if (value != null)
consumer.accept(value);
}
该方法的参数是 Consumer ,如果 value 值存在,则会传入到 Consumer.accept() 方法中,其中 Consumer 类是一个功能性接口,其定义如下:
@FunctionalInterface
public interface Consumer {
void accept(T t);
default Consumer andThen(Consumer super T> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
}
}
(4)filter()
filter() 方法主要用于条件过滤,如果值存在并且满足提供的谓词,就返回包含该值的 Optional 对象;否则返回一个空的 Optional 对象,其定义如下:
public Optional filter(Predicate super T> predicate) {
// filter 方法中的谓词参数不能为空,否则会抛出空指针异常
Objects.requireNonNull(predicate);
if (!isPresent())
return this;
else
return predicate.test(value) ? this : empty();
}
filter() 方法的参数是需要传入一个 Predicate 谓词,并且参数不能为 null ,否则会抛出 NullPointerException 异常,当 value 值存在时,会调用 Predicate.test() 方法进行判断。
(5)map()
map() 方法主要是对 Optional 封装的值执行 mapping 函数,如果值存在,就对该值执行提供的mapping函数调用,如果值不存在,则直接返回空的 Optional 对象,其定义如下:
public Optional map(Function super T, ? extends U> mapper) {
// map 方法中的参数 mapper 函数不能为空,否则会抛出空指针异常
Objects.requireNonNull(mapper);
if (!isPresent())
return empty();
else {
return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));
}
}
(6)flatMap()
flatMap() 方法主要也是对 Optional 封装的值执行 mapping 函数,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,其定义如下:
public Optional flatMap(Function super T, Optional> mapper) {
// flatMap 方法中的参数 mapper 函数不能为空,否则会抛出空指针异常
Objects.requireNonNull(mapper);
if (!isPresent())
return empty();
else {
return Objects.requireNonNull(mapper.apply(value));
}
}
flatMap() 方法和 map() 方法有什么区别呢?从方法定义的参数
(7)orElse()
orElse() 方法主要用于如果有值,直接返回,如果没有值时,则返回该方法设置的默认值,其源码如下:
public T orElse(T other) {
return value != null ? value : other;
}
(8)orElseGet()
orElseGet() 方法和 orElse() 方法的作用类似,只是当没有值时, orElseGet() 方法不是直接返回一个值,而是一个由指定的 Supplier 接口返回的值,其定义如下:
public T orElseGet(Supplier extends T> other) {
return value != null ? value : other.get();
}
(9)orElseThrow()
orElseThrow() 方法用于如果有值,则直接返回,如果没有值,则直接抛出一个由指定的 Supplier 接口生成的异常,其定义如下:
public T orElseThrow(Supplier extends X> exceptionSupplier) throws X {
// 如果值不为 null,直接返回
if (value != null) {
return value;
} else {
throw exceptionSupplier.get();
}
}
3、其他相关类
除了 Optional 类外, java.util 包下还提供了另外的三个基础类型的 Optional 类,如下:
OptionalInt
OptionalLong
OptionalDouble
这三个类的源码与 Optional 类似,只是 Optional 类使用了泛型定义,而它们只能应用于基础数据类型。