Java 8 Optional类使用教程：告别空指针异常的终极指南

在java中，经常会出现的bug是空指针异常。这通常程序员没有正确地进行空值检查，或者在程序的某个地方出现了预期之外的情况。
以下是程序中经常发生的空指针问题：

1. 未初始化的对象引用：如果一个对象没有被初始化，即没有使用new关键字为其分配内存空间，而直接对其进行方法调用或属性访问，就会抛出空指针异常。例如，声明了一个字符串String str;而没有进行初始化，直接调用str.length()会引发空指针异常。
2. 返回值为null的方法：当一个方法返回null，而调用者没有对返回值进行判断，直接对其进行方法调用或属性访问，也会抛出空指针异常。例如，如果getName()方法返回null，而后续代码中直接调用name.length()，则会导致空指针异常。
3. 数据库中的null值：如果从数据库查询的结果中含有null值，而在代码中没有进行适当的处理，直接使用这些可能为null的值进行操作，也可能引发空指针异常。这种情况下，可以在SQL查询语句中使用ifnull(列名，‘’)来处理null值，或者在获取数据后进行判空处理。
4. 数组未初始化：声明了一个数组但没有对其进行初始化，如int[] arr;，然后直接访问其长度arr.length，这同样会导致空指针异常。
5. 接口类型的对象未初始化：如果声明了一个接口类型的对象但没有用具体的类进行初始化，如List lt;，这样的对象是null，任何对其的方法调用都会引发空指针异常。正确的做法是使用具体的实现类进行初始化，如List lt = new ArrayList();

Optional类介绍

Optional类的出现主要是为了解决在Java编程中普遍存在的空指针异常问题。在Java 8之前，空指针异常通常是由于在访问对象的方法或属性时，没有进行适当的null检查而导致的。Optional类迫使开发者明确地处理可能为空的情况，从而避免潜在的空指针异常风险。此外，Optional类也体现了Java在函数式编程方面的一步进化，它鼓励开发者编写更加清晰和安全的代码。通过使用Optional，可以更好地指导开发者如何处理可能为空的值，尤其是在编写公共API或处理集合和数组时可能出现的null值情况。

创建对象

• Optional.empty()：创建一个空的Optional对象。
• Optional.of(value)：创建一个包含非空值的Optional对象。
• Optional.ofNullable(value)：创建一个Optional对象，允许值为null。
  一般使用：

public static void main(String[] args) {
        User user = null;
        System.out.println(Optional.ofNullable(user).orElse(new User().setId("2")));
    }

直接使用of方法会报npe,从jdk源码中我们得知：ofNullable只是多了null的判断,根据是否为空，返回前两者：

 public static <T> Optional<T> of(T value) {
        return new Optional<>(value);
    }

  
    public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
        return value == null ? empty() : of(value);
    }

判断Optional是否有值

• isPresent()：如果Optional对象包含值，则返回true；否则返回false。
• ifPresent(Consumer action)：如果Optional对象有值，则执行给定的动作。
  存在则输出：

 public static void main(String[] args) {
        // 创建一个包含值的Optional对象
        Optional<String> optionalValue = Optional.of("Hello, World!");

        // 使用ifPresent方法打印值（如果存在）
        optionalValue.ifPresent(value -> System.out.println("Value is: " + value));
    }

以下不会执行，因为值为空：

 public static void main(String[] args) {
        User user = null;
        Optional<User> optionalValue = Optional.ofNullable(user);
        optionalValue.ifPresent(value -> System.out.println("Value is: " + value.getId()));
    }

获取Optional的值

• get()：如果Optional对象有值，则返回该值；否则抛出NoSuchElementException异常。
  以下将抛出NoSuchElementException：

public static void main(String[] args) {
        User user = null;
        User optionalValue = Optional.ofNullable(user).get();
        System.out.println(optionalValue);
    }

• orElse(T other)：如果有值则返回该值，否则返回指定的other对象。
• orElseGet(Supplier other)：与orElse类似，但other参数是一个Supplier接口的实现，用于在需要时提供一个默认值。

 public static void main(String[] args) {
        User user = null;
        User optionalValue = Optional.ofNullable(user).orElseGet(()->new User().setId("1"));
        System.out.println(optionalValue);
    }

转换

• map(Function mapper)：对Optional中的值进行映射转换。如果Optional对象有值，则对其执行调用mapper函数得到返回值。如果返回值不为null，则创建包含mapper函数返回值的Optional作为map方法返回值，否则返回空Optional。
  以下代码将返回指定的ID值：

public static void main(String[] args) {
        User user = new User().setId("1");
        String id = Optional.ofNullable(user).map(User::getId).get();
        System.out.println(id);
    }

• flatMap(Function> mapper)：与map方法类似，但返回值是Optional类型。

peek

用于在不改变Optional对象值的情况下，对其中的值执行某种操作。这个方法接收一个Consumer接口的实现作为参数，当Optional对象包含值时，会对该值执行Consumer的accept方法。

peek方法主要用于在处理Optional对象的值之前或之后执行一些额外的操作，例如日志记录、性能监控等。它不会改变Optional对象的值，也不会返回一个新的Optional对象，而是直接返回原始的Optional对象本身。

public static void main(String[] args) {
        // 创建一个包含值的Optional对象
        Optional<String> optionalValue = Optional.of("Hello, World!");

        // 使用peek方法打印值（如果存在）
        Optional<String> peekResult = optionalValue.peek(value -> System.out.println("Value: " + value));
}

优点

1. 减少空指针异常：通过明确地表明一个变量可能为空，Optional有助于避免在运行时发生空指针异常。
2. 提高代码可读性：使用Optional可以使代码的意图更加清晰，因为它强制开发者显式地处理可能的null值。
3. 简化数据校验：Optional提供了一系列的方法，如isPresent、orElse和map，这些方法可以帮助开发者更简洁地进行数据校验和处理。
4. 函数式编程支持：Optional支持函数式编程范式，允许链式调用和延迟执行，这有助于编写更简洁的代码。

缺点

1. 性能开销：虽然Optional提供了许多有用的方法，但它也引入了一些性能开销，因为它是一个包装类。
2. 可能导致滥用：Optional有时可能被滥用，导致代码变得不必要地复杂。例如，在某些情况下，简单的null检查可能比使用Optional更直接有效。