利用Java8 Optional类优雅如何地解决空指针问题

目录

• 前言
• 1. 不受待见的空指针异常
• 2. 糟糕的代码
• 3. 解决空指针的"银弹"
• 4. Optional使用入门
• （1）创建Optional实例
• （2）常用方法
• orElseThrow
• 5. 使用Optional重构代码
• 总结

前言

Java8 由Oracle在2014年发布，是继Java5之后最具革命性的版本。

Java8吸收其他语言的精髓带来了函数式编程，lambda表达式，Stream流等一系列新特性，学会了这些新特性，可以让你实现高效编码优雅编码。

1. 不受待见的空指针异常

有个小故事：null引用最早是由英国科学家Tony Hoare提出的，多年后Hoare为自己的这个想法感到后悔莫及，并认为这是"价值百万的重大失误"。可见空指针是多么不受待见。

NullPointerException是Java开发中最常遇见的异常，遇到这种异常我们通常的解决方法是在调用的地方加一个if判空。

if判空越多会造成过多的代码分支，后续代码维护也就越来越复杂。

2. 糟糕的代码

比如看下面这个例子，使用过多的if判空。

Person对象里定义了House对象，House对象里定义了Address对象：

public class Person {
 private String name;
 private int age;
 private House house;

 public House getHouse() {
  return house;
 }
}

class House {
 private long price;
 private Address address;

 public Address getAddress() {
  return address;
 }
}

class Address {
 private String country;
 private String city;

 public String getCity() {
  return city;
 }
}

现在获取这个人买房的城市，那么通常会这样写：

public String getCity() {
 String city = new Person().getHouse().getAddress().getCity();
 return city;
}

但是这样写容易出现空指针的问题，比如这个人没有房，House对象为null。接着你会改造这段代码，加上很多判断条件：

public String getCity2(Person person) {
 if (person != null) {
  House house = person.getHouse();
  if (house != null) {
   Address address = house.getAddress();
   if (address != null) {
    String city = address.getCity();
    return city;
   }
  }
 }
 return "unknown";
}

为了避免空指针异常，每一层都加上判断，但是这样会造成代码嵌套太深，不易维护。

你可能想到如何改造上面的代码，比如加上提前判空退出：

public String getCity3(Person person) {
 String city = "unknown";
 if (person == null) {
  return city; 
 }

 House house = person.getHouse();
 if (house == null) {
  return city;
 }

 Address address = house.getAddress();
 if (address == null) {
  return city;
 }

 return address.getCity();
}

但是这样简单的代码已经加入了三个退出条件，非常不利于后面代码维护。那怎样才能将代码写的优雅一点呢，下面引入今天的主角"Optional"。

3. 解决空指针的"银弹"

从Java8开始引入了一个新类 java.util.Optional，这是一个对象的容器，意味着可能包含或者没有包含一个非空的值。下面重点看一下Optional的常用方法：

public final class Optional<T> {
 // 通过指定非空值创建Optional对象
 // 如果指定的值为null，会抛空指针异常
 public static <T> Optional<T> of(T value) {
  return new Optional<>(value);
 }
 
 // 通过指定可能为空的值创建Optional对象
 public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
  return value == null ? empty() : of(value);
 }

 // 返回值，不存在抛异常
 public T get() {
  if (value == null) {
   throw new NoSuchElementException("No value present");
  }
  return value;
 }
 
 // 如果值存在，根据consumer实现类消费该值
 public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
  if (value != null)
   consumer.accept(value);
 }
 
 // 如果值存在则返回，如果值为空则返回指定的默认值
 public T orElse(T other) {
  return value != null ? value : other;
 }

 // map flatmap等方法与Stream使用方法类似，这里不再赘述，读者可以参考之前的Stream系列。
}

以上就是Optional类常用的方法，使用起来非常简单。

4. Optional使用入门

（1）创建Optional实例

创建空的Optional对象。可以通过静态工厂方法Optional.Empty() 创建一个空的对象，例如：

Optional<Person> optionalPerson = Optional.Empty();

指定非空值创建Optional对象。

Person person = new Person();
Optional<Person> optionalPerson = Optional.of(person);

指定可能为空的值创建Optional对象。

Person person = null; // 可能为空
Optional<Person> optionalPerson = Optional.of(person);

（2）常用方法

ifPresent

如果值存在，则调用consumer实例消费该值，否则什么都不执行。举个栗子：

String str = "hello java8";
// output: hello java8
Optional.ofNullable(str).ifPresent(System.out::println);

String str2 = null;
// output: nothing
Optional.ofNullable(str2).ifPresent(System.out::println);

filter, map, flatMap

在三个方法在前面讲Stream的时候已经详细讲解过，读者可以翻看之前写的文章，这里不再赘述。

orElse

如果value为空，则返回默认值，举个栗子：

public void test(String city) {
 String defaultCity = Optional.ofNullable(city).orElse("unknown");
}

orElseGet

如果value为空，则调用Supplier实例返回一个默认值。举个例子：

public void test2(String city) {
 // 如果city为空，则调用generateDefaultCity方法
 String defaultCity = Optional.of(city).orElseGet(this::generateDefaultCity);
}

private String generateDefaultCity() {
 return "beijing";
}

orElseThrow

如果value为空，则抛出自定义异常。举个栗子：

public void test3(String city) {
 // 如果city为空，则抛出空指针异常。
 String defaultCity = Optional.of(city).orElseThrow(NullPointerException::new);
}

5. 使用Optional重构代码

再看一遍重构之前的代码，使用了三个if使代码嵌套层次变得很深。

// before refactor
public String getCity2(Person person) {
 if (person != null) {
  House house = person.getHouse();
  if (house != null) {
   Address address = house.getAddress();
   if (address != null) {
    String city = address.getCity();
    return city;
   }
  }
 }
 return "unknown";
}

使用Optional重构

public String getCityUsingOptional(Person person) {
 String city = Optional.ofNullable(person)
   .map(Person::getHouse)
   .map(House::getAddress)
   .map(Address::getCity).orElse("Unknown city");
 return city;
}

只使用了一行代码就获取到city值，不用再去不断的判断是否为空，这样写代码是不是很优雅呀。赶紧用Optional重构你的项目吧~

总结