深入了解Java 8 新特性：Optional类的实践应用

写在前面

在这篇文章中，我们将深入探讨Java 8引入的Optional类，并展示它在实际应用中的价值和好处。Optional类是一种用于处理可能为空的值的容器类型。通过使用Optional类，我们可以更加优雅地处理可能存在空值的情况，避免了繁琐的空值检查和异常处理。通过阅读本文，您将学会如何正确地处理可能为空的值，避免空指针异常，并提高代码的可靠性和可维护性。无论您是Java初学者还是有经验的开发者，都能从中获得实用的知识和技巧。

Java 8中的Optional类是一个容器类，用于解决null值引发的问题，并提供了一种更安全的方式来处理值可能为null的情况。

Optional类的主要目的是为了解决空指针异常（NullPointerException）的问题。在Java中，使用null值是一种常见的做法，但是这可能会导致运行时异常，特别是在进行对象引用的操作时。Optional类提供了一种方式来更明确地处理可能为null的值，从而避免出现NullPointerException。

Optional类提供了一些方法来检查值是否存在以及获取值。例如，isPresent()方法用于检查值是否存在，get()方法用于获取值，orElse()方法用于提供一个默认值，orElseGet()方法用于提供一个生成值的表达式，orElseThrow()方法用于提供一个异常。

使用Optional类可以使得代码更加简洁、安全和易于理解。通过使用Optional类，开发者可以明确地表明值可能为null，并且可以提供适当的处理方式。这有助于减少运行时异常，提高代码的可靠性和可维护性。

作为java8新增特性中一个非常重要的内容，Optional类当然不同凡响，其特点必须是鲜明的，且往下看：

总之，Java 8的Optional类是一个非常有用的工具，它提供了更安全、更灵活和更简洁的方式来处理可能为null的值。

Optional的核心方法

掌握其核心方法的使用，其实也没有什么窍门，就是逐一击破。下面将逐一给小伙伴一一展示每一个方法的功能作用和使用方法，建议先行关注和收藏，以便后续想用时随时可以找到。

Optional#empty()

Optional.empty()是Optional类的一个静态方法，用于返回一个空的Optional对象。这个方法的主要功能作用是提供一个默认的Optional对象，当需要使用Optional但实际没有值可供包装时，就可以使用Optional.empty()来代替。

使用场景：

使用示例：

@Test
public void test() {
    List list=new ArrayList();
    Optional optional = Optional.of(list).empty();
    if (!optional.isPresent()) {
        System.out.println("Optional is empty");
    } else {
        System.out.println("Optional is not empty, value = " + optional.get());
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个空的Optional对象，并使用isPresent()方法检查它是否包含一个值。由于Optional是空的，所以isPresent()方法返回false，打印出"Optional is empty"。如果我们试图使用get()方法获取值，会抛出NoSuchElementException异常。

Optional#of()和Optional#ofNullable()

Optional#of()和 Optional.ofNullable()是 Java 8 中 Optional 类的一个静态工厂方法，它的功能作用是创建一个包含指定值的 Optional 对象。如果该值不为 null，则返回一个包含该值的 Optional 对象；如果该值为 null，则这里需要特别注意一下：Optional.of()要求接收的参数必须不能为null，否则会抛出空指针异常；而Optional.ofNullable()可以接受一个为null的参数；

使用场景：

• 当需要使用一个可能为 null 的值时，可以使用 Optional#ofNullable() ；
• 在需要返回一个 Optional 对象作为函数或方法的结果时，可以使用 Optional#of() 或ofNullable；
• 在需要使用 Optional 对象进行链式调用时，可以使用 Optional#of() 或ofNullable；

使用示例：

@Test
public void test2() {
    String value = "Hello, world!";
    Optional optional = Optional.of(value);
    // 如果 value 不为 null，则 optional 包含 value 的值
    System.out.println(optional.get());  // 输出 "Hello, world!"
    // 如果 value 为 null，则 optional 为空
    Optional emptyOptional = Optional.ofNullable(null);
    System.out.println(emptyOptional.isPresent());  // 输出 "false"
}

在上面的示例中，我们使用 Optional#of() 方法创建了一个包含字符串值的 Optional 对象。如果该值不为 null，则可以通过调用 get() 方法来获取该值；如果该值为 null，则使用Optional.ofNullable()返回一个空的 Optional 对象。

Optional#get()

Optional#get()是Java 8中Optional类的一个主要方法，用于获取Optional对象中封装的数据值。它的功能作用是当Optional对象中存在有效值时，返回该值；否则，抛出一个NoSuchElementException异常。

使用场景：

使用示例：

@Test
public void test3() {
    Optional optional = Optional.of("Hello");
    String value = optional.get(); // 获取Optional对象中的值
    System.out.println(value); // 输出: Hello
}
如果Optional对象中不存在有效值，使用get()方法会抛出NoSuchElementException异常：
@Test
public void test4() {
    Optional optional = Optional.empty();
    String value = optional.get(); // 抛出 NoSuchElementException 异常
}

为了避免异常的发生，可以使用isPresent()方法先检查Optional对象中是否存在有效值：

@Test
public void test5() {
    Optional optional = Optional.empty();
    if (optional.isPresent()) {
        String value = optional.get(); // 获取值或抛出异常
        System.out.println(value);
    } else {
        System.out.println("Value not present");
    }
}

Optional#isPresent()

Optional.isPresent()是Java 8中Optional类的一个方法。它的功能作用是检查Optional对象中是否有值，如果有值则返回true，否则返回false。

使用场景：

使用示例：

@Test
public void test6() {
    Optional optional = Optional.ofNullable(null);
    if (optional.isPresent()) {
        System.out.println("Value is present!");
    } else {
        System.out.println("Value is not present.");
    }
}

在这个示例中，我们首先通过Optional.ofNullable()方法创建了一个Optional对象。然后，我们使用isPresent()方法检查值是否存在。如果值存在，我们就打印"Value is present!"，否则打印"Value is not present."。

Optional#isEmpty()

Optional#isEmpty()是Java 8中Optional类的一个方法，用于检查Optional对象是否为空。如果Optional对象中没有包含任何值，即值是null，那么isEmpty()方法将返回true，否则返回false。

功能作用：

使用场景：

使用示例：

@Test
public void test7(){
    Optional optional = Optional.of(new ArrayList()).empty();
    if (optional.isEmpty()) {
        System.out.println("Optional对象为空");
    } else {
        System.out.println("Optional对象不为空，值为：" + optional.get());
    }
}

在上面的示例中，我们创建了一个空的Optional对象optional，然后使用isEmpty()方法检查其是否为空。由于optional是一个空的Optional对象，因此isEmpty()方法返回true，输出"Optional对象为空"。

Optional#ifPresent()

Optional#ifPresent()是Java 8中Optional类的一个方法，用于在Optional对象非空时执行指定的操作。

功能作用：

使用场景：

使用示例：

@Test
public void test8(){
    Optional optional = Optional.ofNullable(null);
    optional.ifPresent(s -> System.out.println("值不为空，值为：" + s));
    Optional optional2 = Optional.ofNullable("hello");
    optional2.ifPresent(s -> System.out.println("值不为空，值为：" + s));
}

在上面的示例中，我们首先使用getNullableString()方法返回一个可能为null的String对象，然后将其封装为一个Optional对象optional。接着，我们使用ifPresent()方法判断optional是否非空，如果非空则打印出字符串的值。

Optional#ifPresentOrElse()

Optional#ifPresentOrElse()是Java 8中Optional类的一个方法，用于在Optional对象非空时执行指定的操作，否则执行另一个指定的操作。它允许在Optional对象存在时进行条件判断和执行相应的操作。

功能作用：

使用场景：

使用示例：

@Test
public void test9() {
    Optional optional = Optional.ofNullable(null);
    optional.ifPresentOrElse(
            value -> System.out.println("Optional对象非空，值为：" + value),
            () -> System.out.println("Optional对象为空")
    );
    Optional optional2 = Optional.ofNullable("hello");
    optional2.ifPresentOrElse(
            value -> System.out.println("Optional对象非空，值为：" + value),
            () -> System.out.println("Optional对象为空")
    );
}

在上面的示例中，我们首先获取一个可能为null的字符串，然后将其封装在一个Optional对象中。接下来，我们使用ifPresentOrElse()方法进行条件判断。如果Optional对象非空，就输出该值；否则，输出"Optional对象为空"。由于该示例中的Optional对象是非空的，因此会输出"Optional对象非空，值为："加上该字符串的值。

Optional#filter()

Optional#filter()是Java 8中Optional类的一个方法，用于过滤Optional对象中的值。它接受一个Predicate接口作为参数，该接口用于定义一个判断条件。当Optional对象非空并且满足给定的条件时，filter()方法将返回一个包含该值的Optional对象；否则，返回一个空的Optional对象。

功能作用：

使用场景：

使用示例：

@Test
public void test10(){
    Optional optional = Optional.of("Hello");
    Optional filteredOptional = optional.filter(s -> s.startsWith("H"));
    if (filteredOptional.isPresent()) {
        System.out.println(filteredOptional.get()); // 输出 "Hello"
    } else {
        System.out.println("Optional对象为空或条件不满足");
    }
}

在上面的示例中，我们创建了一个包含字符串"Hello"的Optional对象optional，然后使用filter()方法来过滤出以"H"开头的字符串。由于optional中的值满足以"H"开头的条件，因此filter()方法返回一个包含该值的Optional对象。最后，我们使用isPresent()方法检查Optional对象是否非空，并使用get()方法获取值。

Optional#map()

Optional#map()是Java 8中Optional类的一个方法，用于将Optional对象中的值转换为一个新的值。它接受一个函数作为参数，该函数用于将Optional对象中的值转换为一个新的值。如果Optional对象为空，map()方法不会执行转换操作。

功能作用：

使用场景：

使用示例：

@Test
public void test11(){
    Optional optional = Optional.of("Hello");
    Optional result = optional.map(str -> str.length());
    if (result.isPresent()) {
        System.out.println("Length of string: " + result.get());
    } else {
        System.out.println("Optional对象为空");
    }
    Optional optional2 = Optional.ofNullable(null);
    Optional result2 = optional.map(str -> str.length());
    if (result2.isPresent()) {
        System.out.println("Length of string: " + result2.get());
    } else {
        System.out.println("Optional对象为空");
    }
}

在上面的示例中，我们创建了一个包含字符串"Hello"的Optional对象optional，然后使用map()方法将其转换为一个包含字符串长度的Optional对象result。由于optional不为空，map()方法执行了转换操作，将字符串"Hello"的长度作为新值存储在result中。最后，我们检查result是否为空，如果不为空则输出字符串的长度。

Optional#flatMap()

Optional#flatMap()是Java 8中Optional类的一个方法，用于将Optional对象中的值映射为另一个Optional对象，

功能作用：

使用场景：

使用示例：

在下面的示例中，我们首先创建了一个String类型的name，并将其封装在一个Optional对象中。然后，我们使用flatMap()方法将这个Optional对象转换为另一个Optional对象，办的的逻辑是把原先的小写字符转换为大写字符，最后使用optional.get()取出转换结果并输出。

@Test
public void test12() {
    String name = "fanfu1024";
    Optional optional = Optional.of(name).flatMap(item -> Optional.of(item.toUpperCase()));
    String name2 = optional.get();
    System.out.println(name2);//输出结果：FANFU1024
}

Optional#or()

Optional#or()是Java 8中Optional类的一个方法，用于在Optional对象为空时提供一个默认值，或者在Optional对象为空时执行一个备用操作。这个方法在处理可能为null的值时非常有用，可以避免出现NullPointerException。

功能作用：

使用场景：

使用示例：

@Test
public void test13(){
    Optional optional = Optional.empty();
    String value = optional.or(() -> Optional.of("default value")).get();// 提供默认值
    System.out.println(value); // 输出"default value"


    Optional optional2 = Optional.of("Hello");
    String value2 = optional2.or(() -> Optional.of("default value")).get(); // 执行备用操作
    System.out.println(value2); // 输出"Hello"
}

在上面的示例中，我们首先创建了一个空的Optional对象optional，然后使用or()方法提供一个默认值"default value"，当optional为空时将返回这个默认值。然后我们创建了一个包含字符串"Hello"的Optional对象optional2，使用or()方法执行一个备用操作，当optional2为空时返回"default value"，但是由于optional2包含值"Hello"，因此返回"Hello"。这个示例展示了or()方法在处理Optional对象时的使用。

Optional#stream()

Optional#stream()是Java 8中Optional类的一个方法，用于将Optional对象转换为一个Stream。这个方法在需要使用流式编程处理数据时非常有用。

功能作用：

使用场景：

使用示例：

@Test
public void test14(){
    Optional optional = Optional.of("Hello");
    Stream stream = optional.stream(); // 将Optional对象转换为Stream
    List result = stream.collect(Collectors.toList()); // 将Stream转换为List
    System.out.println(result); // 输出["Hello"]
}

在上面的示例中，我们创建了一个包含字符串"Hello"的Optional对象optional，然后使用stream()方法将其转换为Stream对象stream。接着，我们将stream转换为List对象result。这个示例展示了stream()方法在将Optional对象转换为Stream时的使用。

Optional#orElse()

Optional#orElse()是Java 8中Optional类的一个方法，用于在Optional对象为空时返回一个默认值，或者在Optional对象为空时执行一个备用操作。这个方法在处理可能为null的值时非常有用，可以避免出现NullPointerException。

功能作用：

使用场景：

使用示例：

@Test
public void test15() {
    Optional optional = Optional.empty();
    String value = optional.orElse("default value"); // 返回默认值
    System.out.println(value); // 输出"default value"


    Optional optional2 = Optional.of("Hello");
    String value2 = optional2.orElse("default value"); // 执行备用操作
    System.out.println(value2); // 输出"Hello"
}

在上面的示例中，我们首先创建了一个空的Optional对象optional，然后使用orElse()方法提供一个默认值"default value"，当optional为空时将返回这个默认值。然后我们创建了一个包含字符串"Hello"的Optional对象optional2，使用orElse()方法执行一个备用操作，当optional2为空时返回"default value"，但是由于optional2包含值"Hello"，因此返回"Hello"。这个示例展示了orElse()方法在处理Optional对象时的使用。

Optional#orElseGet()

Optional#orElseGet()是Java 8中Optional类的一个方法，用于在Optional对象为空时返回一个默认值，或者在Optional对象为空时执行一个备用生成器。这个方法在处理可能为null的值时非常有用，可以避免出现NullPointerException。

功能作用：

使用场景：

使用示例：

@Test
public void test16() {
    Optional optional = Optional.empty();
    String value = optional.orElseGet(() -> "default value"); // 返回默认值
    System.out.println(value); // 输出"default value"


    Optional optional2 = Optional.of("Hello");
    String value2 = optional2.orElseGet(() -> "default value"); // 执行备用生成器
    System.out.println(value2); // 输出"Hello"
}

在上面的示例中，我们首先创建了一个空的Optional对象optional，然后使用orElseGet()方法返回一个默认值"default value"，当optional为空时将返回这个默认值。然后我们创建了一个包含字符串"Hello"的Optional对象optional2，使用orElseGet()方法执行一个备用生成器，当optional2为空时返回"default value"，但是由于optional2包含值"Hello"，因此返回"Hello"。这个示例展示了orElseGet()方法在处理Optional对象时的使用。

Optional#orElseThrow()

Optional#orElseThrow()是Java 8中Optional类的一个方法，用于在Optional对象为空时抛出一个异常。这个方法在需要确保一个值存在的情况下非常有用，如果该值不存在，则可以通过orElseThrow()方法抛出一个定制的异常。

功能作用：

使用场景：

使用示例：

@Test
public void test17() {
    Optional optional = Optional.of("Hello");
    String value = optional.orElseThrow(() -> new NoSuchElementException("注意：空值！！！"));
    System.out.println(value); // 正常情况，输出"Hello"
    Optional optional2 = Optional.empty();
    String value2 = optional2.orElseThrow(() -> new NoSuchElementException("注意：空值！！！"));
    System.out.println(value); // 抛出异常
}

在上面的示例中，我们创建了一个空的Optional对象optional，然后使用orElseThrow()方法抛出一个NoSuchElementException异常。当optional为空时，将抛出该异常并中断程序的执行。因此，在使用orElseThrow()方法时需要注意异常处理和流程控制，以确保程序的正确性和稳定性。

总结

总之，Optional类提供了一些方法，可以更好地处理可能为null的情况，提供更多的选择和个性化服务，使代码更加简洁、灵活和易读。在使用Optional类时，需要根据具体的需求选择合适的方法。