深入JDK中的Optional｜京东云技术团队

概述：

Optional最早是Google公司Guava中的概念，代表的是可选值。Optional类从Java8版本开始加入豪华套餐，主要为了解决程序中的NPE问题，从而使得更少的显式判空，防止代码污染，另一方面，也使得领域模型中所隐藏的知识，得以显式体现在代码中。Optional类位于java.util包下，对链式编程风格有一定的支持。实际上，Optional更像是一个容器，其中存放的成员变量是一个T类型的value，可值可Null，使用的是Wrapper模式，对value操作进行了包装与设计。本文将从Optional所解决的问题开始，逐层解剖，由浅入深，文中会出现Optioanl方法之间的对比，实践，误用情况分析，优缺点等。与大家一起，对这项Java8中的新特性，进行理解和深入。

1、解决的问题

臭名昭著的空指针异常，是每个程序员都会遇到的一种常见异常，任何访问对象的方法与属性的调用，都可能会出现NullPointException，如果要确保不触发异常，我们通常需要进行对象的判空操作。

举个栗子，有一个人（Shopper）进超市购物，可能会用购物车（Trolley）也可能会用其它方式，购物车里可能会有一袋栗子（Chestnut），也可能没有。三者定义的代码如下：

P lainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
public class Shopper {
  private Trolley trolley;
  public Trolley getTrolley(){
    return trolley;
  }
}
public class Trolley {
  private Chestnut chestnut;
  public Chestnut getChestnut(){
     return chestnut;
  }
}
public class Chestnut {
  private String name;
  public String getName(){
    return name;
  }
}

这时想要获得购物车中栗子的名称，像下面这么写，就可能会见到我们的“老朋友”（NPE）

P lainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
public String result(Shopper shopper){
  return shopper.getTrolley().getChestnut().getName();
}

为了能避免出现空指针异常，通常的写法会逐层判空（多层嵌套法），如下

P lainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
public String result(Shopper shopper) {
        if (shopper != null) {
            Trolley trolley = shopper.getTrolley();
            if (trolley != null) {
                Chestnut chestnut = trolley.getChestnut();
                if (chestnut != null) {
                    return chestnut.getName();
                }
            }
        }
        return "获取失败辽";
    }

多层嵌套的方法在对象级联关系比较深的时候会看的眼花缭乱的，尤其是那一层一层的括号；另外出错的原因也因为缺乏对应信息而被模糊（例如trolley为空时也只返回了最后的获取失败。当然也可以在每一层增加return，相应的代码有会变得很冗长），所以此时我们也可以用遇空则返回的卫语句进行改写。

P lainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
public String result(Shopper shopper) {
    if (shopper == null) {
        return "购物者不存在";
    }
    Trolley trolley = shopper.getTrolley();
    if (trolley == null) {
        return "购物车不存在";
    }
    Chestnut chestnut = trolley.getChestnut();
    if (chestnut == null) {
        return "栗子不存在";
    }
    return chestnut.getName();
}

为了取一个名字进行了三次显示判空操作，这样的代码当然没有问题，但是优秀的工程师们总是希望能获得更优雅简洁的代码。Optional就提供了一些方法，实现了这样的期望。

P lainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
public String result(Shopper shopper){
  return Optional.ofNullable(shopper)
                .map(Shopper::getTrolley)
                .map(Trolley::getChestnut)
 .map(Chestnut::getName)
 .orElse("获取失败辽");
}

2、常用方法

1）获得Optional对象

Optional类中有两个构造方法：带参和不带参的。带参的将传入的参数赋值value，从而构建Optional对象；不带参的用null初始化value构建对象。

P lainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
private Optional() {}
private Optional(T value) {}

但是两者都是私有方法，而实际上Optional的对象都是通过静态工厂模式的方式构建，主要有以下三个函数

P lainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
public static  Optional of(T value) {}
public static  Optional ofNullable(T value) {}
public static  Optional empty() {}

创建一个一定不为空的Optional对象，因为如果传入的参数为空会抛出NPE

P lainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
Chestnut chestnut = new Chestnut();
Optional opChest = Optional.of(chestnut);

创建一个空的Optional对象

P lainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
Optional opChest = Optional.empty();

创建一个可空的Optional对象

P lainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython
Chestnut chestnut = null;
Optional opChest = Optional.ofNullable(chestnut);

2）正常使用

正常使用的方法可以被大致分为三种类型，判断类、操作类和取值类

P lainJavascriptJavaHTML/XMLMarkdownMakefileGoJSONSQLObjective-cYAMLBashPHPPython

//判断类

public boolean isPresent() {}

//操作类

public void ifPresent(Consumer