在Java中正确使用Optional

Optional类是在Java 8中引入的，用于解决NullPointerException的问题。

java.util.Optional类是一个泛型类型的类，只包含一个类型为T的值。其目的是提供对可能为null的类型T的引用对象的更安全的替代方案。但是，只有在正确使用的情况下，Optional对象才是安全的。

创建Optional对象的方式：

Empty Optional
使用Optional.empty()，我们可以创建一个不包含任何类型的空的optional对象。

//returning a empty optional of type string
public static Optional<String> emptyOptional(){
       return Optional.empty();
}

//or
Optional<String> str = Optional.empty();

Nullable Optional
使用Optional.ofNullable()方法，我们可以创建可空的Optional对象。这些对象可以是null，也可以包含值。

public static Optional<Wallet> getWallet(){
        return Optional.ofNullable(null);
}

Non-Nullable Optional
使用该Optional.of()方法我们可以创建不可为 null 的可选对象。

public static Optional<Wallet> getWallet(){
        return Optional.of(new Wallet(100));
}

现在让我们看一下Optional类中的不同方法，我们可以利用这些方法来编写促进空安全的清晰代码。

在Optional类中的 get() 方法用于获取值，如果存在的话，否则抛出NoSuchElementException异常。

例如，假设我们有一个具有私有字段money的Wallet对象。要获取money的值，我们可以按如下方式操作：

//normal way to get money 
int savings = wallet.getMoney();

//when wallet object is wrapped in a optional 
int savings = optionalWallet.get().getMoney();

如果wallet对象为null，第二种方式比第一种方式更安全，因为它会抛出NoSuchElementException而不是NullPointerException。

我们可以通过使用isPresent()方法来改进第二种方式，该方法返回一个布尔值，指示值是否存在。

List<Integer> savings = new ArrayList();
if(optionalWallet.isPresent()){
    savings.add(optionalWallet.get().getMoney());
}

但与此同时，这种方式并没有比检查非空更为简洁。

List<Integer> savings = new ArrayList();
if(wallet != null){
  savings .add(wallet.getMoney());
} 

为了使代码更简洁清晰，我们可以使用ifPresent()方法，该方法接受一个Consumer或一个Runnable，或者两者都接受。使用ifPresent()，我们可以消耗一个正确的值或生成一个替代值。让我们看一下具体的用法。

List<Integer> savings = new ArrayList();
optionalWallet.ifPresent(wallet -> savings.add(wallet.getMoney()));

在上面的示例中，只有当wallet不为null时，即存在时，才将money添加到savings中。

如果我们将wallet本身添加到列表中。

//using lambda
List<Wallet> wallets  = new ArrayList<>();
optionalWallet.ifPresent(wallet -> wallets.add(wallet));

//you can also use method reference
List<Wallet> wallets  = new ArrayList<>();
optionalWallet.ifPresent(wallets::add);

正如你所看到的，这比一开始的示例要好得多。

在某些情况下，当optional为空时，你可能希望有一个默认值。使用orElse()方法，我们可以在optional为null时生成一个替代值。让我们看一个例子。

List<Wallet> wallets  = new ArrayList<>();
Wallet wallet = optionalWallet.orElse(new Wallet(0));
wallets.add(wallet);

在上面的例子中，如果optionalWallet包含一个值，它将被赋给wallet变量；如果没有值，则分配一个值为0的默认wallet。orElse()方法可以与任何其他类型一起使用，生成默认值。

你还可以在orElseGet()方法内调用一块代码来计算一个默认值。

//calculating a default value 
Wallet wallet = optionalWallet.orElseGet(() -> {
            int randomAmount = (int) (Math.random() * 500); // Generating a random amount between 0 and 500
            return new Wallet(randomAmount);
});

在使用Spring Boot应用程序和数据库时，当我们执行选择查询以获取用户时，一种良好的实践是将用户对象封装在Optional中，然后我们可以这样做：

//Getting the user from database
Optional<User> findUserById(String id);

//Calling the find user method 
User user = findUserById(id)
                    .orElseThrow(UserNotFoundException::new);

在上面的例子中，你可以看到，我们不需要进行任何检查来确定用户是否存在。如果数据库中存在用户，我们将获取该用户；如果不存在，我们将在那里优雅地抛出一个异常。