Optional源码解析与实践

1 导读

NullPointerException在开发过程中经常遇到，稍有不慎小BUG就出现了，如果避免这个问题呢，Optional就是专门解决这个问题的类，那么Optional如何使用呢？让我们一起探索一下吧！

2 源码解析

2.1 Optional定义

Optional类是Java8为了解决null值判断问题而创建的容器类，在java.util 下,使用Optional类可以避免显式的null值判断，避免null导致的NullPointerException。首先，Optional是一个容器，它可以保存类型T的值，也可以为null的容器对象。Optional容器只能存一个值。

2.2 Optional的属性

1）源码：

/** * Common instance for {@codeprivate static final Optional<?> EMPTY = new Optional<>();/** * If non-null, the value; if null, indicates no value is present */private final T value;

根据源码可以看到Optional有两个属性，一个是为空值准备的EMPTY和泛型值value;

2.3 Optional的方法

Optional除toString()、hashCode() 、equals()等Object的方法外，还包含以下方法。

2.3.1 私有构造方法

/** * Constructs an empty instance. * * @implNote Generally only one empty instance, {@link Optional#EMPTY}, * should exist per VM. */private Optional() {    this.value = null;}/*** Constructs an instance with the value present.** @param value the non-null value to be present* @throws NullPointerException if value is null*/private Optional(T value) {    this.value = Objects.requireNonNull(value);}

分别是创建一个空实例和构造一个具有当前值的实例。

2.3.2 创建方法

1）源码

public static<T> Optional<T> empty() {    @SuppressWarnings("unchecked")    Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;    return t;}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);}

2）方法说明

• empty(）: 创建一个空的 Optional 实例
• of(T t) : 创建一个 Optional 实例，当 t为null时抛出异常
• ofNullable(T t): 创建一个 Optional 实例，但当 t为null时不会抛出异常，而是返回一个空的实例

3）测试代码

public static void main(String[] args) {    Integer value1 = null;    Integer value2 = 1;    try {        Optional<Integer> optional1 = Optional.empty();        System.out.println("optional1创建了");    }catch (Exception e){        System.out.println("optional1失败了");    }    try {        Optional<Integer> optional2 = Optional.of(value1);        System.out.println("optional2创建了");    }catch (Exception e){        System.out.println("optional2失败了");    }    try {        Optional<Integer> optional3 = Optional.ofNullable(value1);        System.out.println("optional3创建了");    }catch (Exception e){        System.out.println("optional3失败了");    }    try {        Optional<Integer> optional4 = Optional.of(value2);        System.out.println("optional4创建了");    }catch (Exception e){        System.out.println("optional4失败了");    }    try {        Optional<Integer> optional5 = Optional.ofNullable(value2);        System.out.println("optional5创建了");    }catch (Exception e){        System.out.println("optional5失败了");    }}

4）运行结果

2.3.3 值获取方法

1）源码

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

2）方法说明

get(): 如果Optional不为空，则返回该Optional容器中的值，否则抛出NoSuchElementExceptio 。

3）测试代码

public static void main(String[] args) {    Integer value1 = null;    Integer value2 = 1;    Optional<Integer> optional1 = Optional.ofNullable(value1);    Optional<Integer> optional2 = Optional.of(value2);    try {        Integer result=optional1.get();        System.out.println("optional1的值是："+result);    }catch (Exception e){        System.out.println("optional1的值获取失败,原因:"+e.getMessage());    }    try {        Integer result=optional2.get();        System.out.println("optional2的值是："+result);    }catch (Exception e){        System.out.println("optional2的值获取失败,原因:"+e.getMessage());    }}

4）运行结果

2.3.4 判断方法

1）源码

public boolean isPresent() {    return value != null;}public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {    if (value != null)        consumer.accept(value);}public T orElse(T other) {    return value != null ? value : other; }   public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {     return value != null ? value : other.get();}public <X extends Throwable> T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X {   if (value != null) {      return value;   } else {      throw exceptionSupplier.get();   }}

2）方法说明

• isPresent(): 判断optional是否为空，如果空则返回false，否则返回true
• ifPresent(Consumer c): 如果optional不为空，则将optional中的对象传给Comsumer函数
• orElse(T other): 如果optional不为空，则返回optional中的对象；如果为null，则返回 other 这个对象。
• orElseGet(Supplier other): 如果optional不为空，则返回optional中的对象；如果为null，否则调用其他函数并返回调用的结果
• orElseThrow(Supplier exception): 如果optional不为空，则返回optional中的对象；如果为null，则抛出Supplier函数生成的异常

3）测试代码

public static void main(String[] args) {    Integer value1 = null;    Integer value2 = 1;    Optional<Integer> optional1 = Optional.ofNullable(value1);    Optional<Integer> optional2 = Optional.of(value2);    try {        if(optional1.isPresent()){            System.out.println("optional1的isPresent结果不为空");        }else{            System.out.println("optional1的isPresent结果为空");        }    }catch (Exception e){        System.out.println("optional1的isPresent判空失败,原因:"+e.getMessage());    }    try {        if(optional2.isPresent()){            System.out.println("optional2的isPresent结果不为空");        }else{            System.out.println("optional2的isPresent结果为空");        }    }catch (Exception e){        System.out.println("optional2的isPresent判空失败,原因:"+e.getMessage());    }    optional1.ifPresent(t->{        int i =t+1;        System.out.println("optional1处理后的值是"+i);    });    optional2.ifPresent(t->{        int i =t+1;        System.out.println("optional2处理后的值是"+i);});    Integer value3 = 2;    Integer result = optional1.orElse(value3);    System.out.println("optional1执行orElse处理后的值是"+result);    result = optional2.orElse(value3);    System.out.println("optional2执行orElse处理后的值是"+result);    result = optional1.orElseGet(()-> new Integer(-1));    System.out.println("optional1执行orElseGet处理后的值是"+result);    result = optional2.orElseGet(()-> new Integer(-1));    System.out.println("optional2执行orElseGet处理后的值是"+result);    try {    result = optional1.orElseThrow (()-> new RuntimeException("值是空的"));    System.out.println("optional1执行orElseThrow处理后的值是"+result);    }catch (Exception e){        System.out.println("optional1的orElseThrow抛出异常:"+e.getMessage());    }    try {    result = optional2.orElseThrow (()-> new RuntimeException("值是空的"));    System.out.println("optional2执行orElseThrow处理后的值是"+result);    }catch (Exception e){        System.out.println("optional2的orElseThrow抛出异常:"+e.getMessage());

4）运行结果

2.3.5 过滤方法

1）源码

public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) {    Objects.requireNonNull(predicate);    if (!isPresent())        return this;    else        return predicate.test(value) ? this : empty();}

2）方法说明

filter(Predicate p): 如果optional不为空，则执行Predicate p，如果p的结果为true，则返回原本的optional，否则返回空的optional

3）测试代码

public static void main(String[] args) {    Integer value1 = 5;    Integer value2 = 6;    Optional<Integer> optional1 = Optional.ofNullable(value1);    Optional<Integer> optional2 = Optional.of(value2);    Optional<Integer> result =optional1.filter(t->t > 5);    System.out.println("optional1的filter后的值:"+result);     result =optional2.filter(t->t > 5);    System.out.println("optional2的filter后的值:"+result);

4）运行结果

2.3.6 映射方法

1）源码

public<U> Optional<U> map(Function<? super T, ? extends U> mapper) {    Objects.requireNonNull(mapper);    if (!isPresent())        return empty();    else {        return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));    }}public<U> Optional<U> flatMap(Function<? super T, Optional<U>> mapper) {    Objects.requireNonNull(mapper);    if (!isPresent())        return empty();    else {        return Objects.requireNonNull(mapper.apply(value));    }}

2）方法说明

• map(Function mapper): 如果存在一个值，则对其应用提供的映射函数，如果结果非空，则返回描述结果的Optional。 否则返回一个空的Optional。
• flatMap(Function< T,Optional> mapper): 如果有值，则对其应用提供的可选映射函数，返回结果，否则返回空的可选函数。 这个方法类似于map(Function)，但是提供的映射器的结果已经是一个可选的，如果调用，flatMap不会用额外的可选的包装它。
• 区别：map会自动将u放到optional中，而flatMap则需要手动给u创建一个optional

3）测试代码

    public static void main(String[] args) {        User user1 = null;        User user2 = new User("user2名字",19);        Optional<User> optional1 = Optional.ofNullable(user1);        Optional<User> optional2 = Optional.of(user2);        System.out.println("=========map==========");        System.out.println("optional1的map前的值:"+optional1);        Optional<String> result =optional1.map(t->t.getName());        System.out.println("optional1的map后的值:"+result);        System.out.println("optional2的map前的值:"+optional2);        result =optional2.map(t->t.getName());        System.out.println("optional2的map后的值:"+result);        System.out.println("===========flatMap========");        System.out.println("optional1的flatMap前的值:"+optional1);        Optional<Integer> result2 =optional1.flatMap(t->Optional.ofNullable(t.getAge()));        System.out.println("optional1的flatMap后的值:"+result2);        System.out.println("optional2的flatMap前的值:"+optional2);        result2 =optional2.flatMap(t->Optional.ofNullable(t.getAge()));        System.out.println("optional2的flatMap后的值:"+result2);    }public class User {    String name;    Integer age;    public User(String name,Integer age){        this.name = name;        this.age=age;    }    public String getName() {        return name;    }    public Integer getAge() {        return age;

4）运行结果

3 应用实例

3.1 错误用法

• 由于Optional并没有实现Serializable接口,所以不能作为类的属性。
• 不要把Optional作为方法的参数。
• 把if(x!=null)直接换成Optional.ofNullable(x).isPresent(),这样有过度编码的嫌疑。
• 直接使用Optional.get()的返回值进行操作，String result =Optional.ofNullable(null).get().toString()；这样还是会抛出异常的。

3.2 建议用法

A类有属性B类，B类有属性C类,C类有name这个字段。 使用Optional之前:

if(atest!=null){    Btest btest =atest.getBtest();    if(btest!=null){      Ctest ctest = btest.getCtest();      if (ctest != null) {          name =ctest.getName();      }    }}

使用Optional之后:

name = Optional.ofNullable(atest).map(t->t.getBtest()).map(t->t.getCtest()).map(t->t.getName()).orElse("默认值");

代码是不是看上去更整洁了呢？

4 总结

通过对Optional源码解析和用例测试代码的运行结果，可以看出使用Optional可以优化null值判断代码，让代码变得更加优雅和整洁。

作者：陈昌浩