Java ：Optional容器类

简介

在 Java 里，Optional是 Java 8 引入的类，其目的在于解决NullPointerException问题，更优雅地处理可能为null的值。下面为你详细介绍它的用法、常见操作以及注意事项。

1. 创建 Optional 对象

• **Optional.of(value)：**当确定值不为null时使用，若值为null会抛出NullPointerException。

String name = "Alice";
Optional<String> optName = Optional.of(name); // 正常创建

• **Optional.ofNullable(value)：**当值可能为null时使用，若值为null会创建一个空的Optional。

String nullableName = null;
Optional<String> optNullableName = Optional.ofNullable(nullableName); // 安全创建空 Optional

• **Optional.empty()：**直接创建一个空的Optional对象。

Optional<String> emptyOpt = Optional.empty(); // 空 Optional

2. 判断值是否存在

• **isPresent()：**若值存在则返回true，否则返回false。

Optional<String> opt = Optional.of("Hello");
if (opt.isPresent()) {
    System.out.println("值存在");
}

• isEmpty()（Java 11 及以后版本）：若值不存在则返回true，否则返回false。

Optional<String> opt = Optional.empty();
if (opt.isEmpty()) {
    System.out.println("值不存在");
}

• **ifPresent(Consumer)：**当值存在时执行传入的操作，否则不进行任何操作。

opt.ifPresent(name -> System.out.println("姓名：" + name));

3. 获取值

• **get()：**获取值，不过若值不存在会抛出NoSuchElementException，所以使用前要先通过isPresent()判断。

if (opt.isPresent()) {
    String value = opt.get();
}

• **orElse(T other)：**若值存在则返回该值，若不存在则返回指定的默认值。

String result = opt.orElse("默认值");

` orElseGet(Supplier<? extends T> other)：若值存在则返回该值，若不存在则通过Supplier生成默认值。

String result = opt.orElseGet(() -> "通过 Supplier 生成的默认值");

• orElseThrow()（Java 10 及以后版本）：若值不存在则抛出NoSuchElementException，也可以传入自定义异常。

String result = opt.orElseThrow();
// 自定义异常
String result = opt.orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("值不存在"));

4. 转换值

• **map(Function)：**若值存在，就对其执行映射函数，否则返回空的Optional。

Optional<Integer> lengthOpt = opt.map(String::length);

• **flatMap(Function<? super T, Optional>)：**与map类似，但要求映射函数返回Optional，可用于处理嵌套的Optional。

Optional<String> nestedOpt = Optional.of("text");
Optional<Character> firstChar = nestedOpt.flatMap(s -> 
    !s.isEmpty() ? Optional.of(s.charAt(0)) : Optional.empty()
);

5. 过滤值

**filter(Predicate)：**若值存在且满足断言条件，则返回包含该值的Optional，否则返回空的Optional。

Optional<String> longName = opt.filter(name -> name.length() > 5);

示例代码
下面是一个综合示例，展示了Optional的常见用法：

import java.util.Optional;

public class OptionalExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 Optional
        Optional<String> nameOpt = Optional.of("John Doe");
        Optional<String> emptyOpt = Optional.empty();

        // 判断值是否存在
        System.out.println("nameOpt 是否存在值: " + nameOpt.isPresent()); // true
        System.out.println("emptyOpt 是否存在值: " + emptyOpt.isPresent()); // false

        // 获取值
        String name = nameOpt.orElse("匿名");
        String defaultName = emptyOpt.orElse("默认名称");
        System.out.println("name: " + name); // John Doe
        System.out.println("defaultName: " + defaultName); // 默认名称

        // 转换值
        Optional<Integer> lengthOpt = nameOpt.map(String::length);
        System.out.println("姓名长度: " + lengthOpt.orElse(0)); // 8

        // 过滤值
        Optional<String> longNameOpt = nameOpt.filter(n -> n.length() > 5);
        System.out.println("长姓名: " + longNameOpt.orElse("短姓名")); // John Doe

        // 处理可能为 null 的外部调用结果
        String nullableValue = getNullableValue();
        Optional.ofNullable(nullableValue) //生成一个Optional对象，如果nulllableValue 为null 返回 empty Optional,否则生成一个正常值的 Optional
                .ifPresentOrElse( //两个参数，如果存在怎执行第一个，如果不存在，则执行第二个。
                        val -> System.out.println("处理值: " + val),
                        () -> System.out.println("值为 null，执行默认操作")
                );
    }

    private static String getNullableValue() {
        // 模拟可能返回 null 的方法
        return Math.random() > 0.5 ? "非空值" : null;
    }
}

注意事项

• 避免滥用：Optional主要用于方法返回类型，以此明确表明可能没有返回值，而不是在类字段或者方法参数中使用。
• 不要直接调用get()：在调用get()之前，一定要先通过isPresent()进行检查，或者使用orElse()、orElseGet()等方法。
• 不适合序列化：Optional没有实现Serializable接口，所以不要在需要序列化的类中使用它作为字段。
• 替代if-else空值检查：借助Optional的方法，可以减少代码中的空值检查逻辑，让代码更加简洁。

总结

Optional为 Java 提供了一种更安全、更优雅的方式来处理可能为null的值，降低了NullPointerException的风险，使代码更加清晰和健壮。不过，要正确使用它，避免过度包装或者错误使用导致的问题。