JAVA8如何妙用Optional解决NPE问题详解

引言

NPE（NullPointerException）是调试程序最常见的异常。google一下有很多关于方法到底应该返回null还是new一个空对象的讨论。

在文章的开头，先说下NPE问题，NPE问题就是，我们在开发中经常碰到的NullPointerException.假设我们有两个类，他们的UML类图如下图所示

在这种情况下，有如下代码

user.getAddress().getProvince();

这种写法，在user为null时，是有可能报NullPointerException异常的。为了解决这个问题，于是采用下面的写法

if(user!=null){
 Address address = user.getAddress();
 if(address!=null){
 String province = address.getProvince();
 }
}

这种写法是比较丑陋的，为了避免上述丑陋的写法，让丑陋的设计变得优雅。JAVA8提供了Optional类来优化这种写法，接下来的正文部分进行详细说明

API介绍

先介绍一下API，与其他文章不同的是，本文采取类比的方式来讲，同时结合源码。而不像其他文章一样，一个个API罗列出来，让人找不到重点。

(1)Optional(T value),empty(),of(T value),ofNullable(T value)

这四个函数之间具有相关性，因此放在一组进行记忆。

先说明一下，Optional(T value)，即构造函数，它是private权限的，不能由外部调用的。其余三个函数是public权限，供我们所调用。那么，Optional的本质，就是内部储存了一个真实的值，在构造的时候，就直接判断其值是否为空。好吧，这么说还是比较抽象。直接上Optional(T value)构造函数的源码，如下图所示

那么，of(T value)的源码如下

public static <T> Optional<T> of(T value) {
 return new Optional<>(value);
 }

也就是说of(T value)函数内部调用了构造函数。根据构造函数的源码我们可以得出两个结论:

(1)通过of(T value)函数所构造出的Optional对象，当Value值为空时，依然会报NullPointerException。

(2)通过of(T value)函数所构造出的Optional对象，当Value值不为空时，能正常构造Optional对象。

除此之外呢，Optional类内部还维护一个value为null的对象，大概就是长下面这样的

public final class Optional<T> {
 //省略....
 private static final Optional<?> EMPTY = new Optional<>();
 private Optional() {
 this.value = null;
 }
 //省略...
 public static<T> Optional<T> empty() {
 @SuppressWarnings("unchecked")
 Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;
 return t;
 }
}

那么，empty()的作用就是返回EMPTY对象。

好了铺垫了这么多，可以说ofNullable(T value)的作用了，上源码

 public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
 return value == null ? empty() : of(value);
 }

好吧，大家应该都看得懂什么意思了。相比较of(T value)的区别就是，当value值为null时，of(T value)会报NullPointerException异常；ofNullable(T value)不会throw Exception，ofNullable(T value)直接返回一个EMPTY对象。
那是不是意味着，我们在项目中只用ofNullable函数而不用of函数呢?

不是的，一个东西存在那么自然有存在的价值。当我们在运行过程中，不想隐藏NullPointerException。而是要立即报告，这种情况下就用Of函数。但是不得不承认，这样的场景真的很少。博主也仅在写junit测试用例中用到过此函数。

(2)orElse(T other)，orElseGet(Supplier<? extends T> other)和orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)

这三个函数放一组进行记忆，都是在构造函数传入的value值为null时，进行调用的。orElse和orElseGet的用法如下所示，相当于value值为null时，给予一个默认值:

@Test
public void test() {
 User user = null;
 user = Optional.ofNullable(user).orElse(createUser());
 user = Optional.ofNullable(user).orElseGet(() -> createUser());
 
}

public User createUser(){
 User user = new User();
 user.setName("zhangsan");
 return user;
}

这两个函数的区别：当user值不为null时，orElse函数依然会执行createUser()方法，而orElseGet函数并不会执行createUser()方法，大家可自行测试。

至于orElseThrow，就是value值为null时,直接抛一个异常出去，用法如下所示

User user = null;
Optional.ofNullable(user).orElseThrow(()->new Exception("用户不存在"));

(3) map(Function<? super T, ? extends U> mapper)和flatMap(Function<? super T, Optional<U>> mapper)

这两个函数放在一组记忆，这两个函数做的是转换值的操作。

直接上源码

 public final class Optional<T> {
 //省略....
  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));
  }
 }
 //省略...
  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));
  }
 }
} 

这两个函数，在函数体上没什么区别。唯一区别的就是入参，map函数所接受的入参类型为Function<? super T, ? extends U>，而flapMap的入参类型为Function<? super T, Optional<U>>。

在具体用法上，对于map而言:

如果User结构是下面这样的

public class User {
 private String name;
 public String getName() {
  return name;
 }
}

这时候取name的写法如下所示

String city = Optional.ofNullable(user).map(u-> u.getName()).get();

对于flatMap而言:

如果User结构是下面这样的

public class User {
 private String name;
 public Optional<String> getName() {
  return Optional.ofNullable(name);
 }
}

这时候取name的写法如下所示

String city = Optional.ofNullable(user).flatMap(u-> u.getName()).get();

(4) isPresent()和ifPresent(Consumer<? super T> consumer)

这两个函数放在一起记忆，isPresent即判断value值是否为空，而ifPresent就是在value值不为空时，做一些操作。这两个函数的源码如下

public final class Optional<T> {
 //省略....
 public boolean isPresent() {
  return value != null;
 }
 //省略...
 public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
  if (value != null)
   consumer.accept(value);
 }
}

需要额外说明的是，大家千万不要把

if (user != null){
 // TODO: do something
}

给写成

User user = Optional.ofNullable(user);
if (Optional.isPresent()){
 // TODO: do something
}

因为这样写，代码结构依然丑陋。博主会在后面给出正确写法

至于ifPresent(Consumer<? super T> consumer)，用法也很简单，如下所示

Optional.ofNullable(user).ifPresent(u->{
   // TODO: do something
  });

(5) filter(Predicate<? super T> predicate)

不多说，直接上源码

public final class Optional<T> {
 //省略....
 Objects.requireNonNull(predicate);
  if (!isPresent())
   return this;
  else
   return predicate.test(value) ? this : empty();
}

filter 方法接受一个 Predicate 来对 Optional 中包含的值进行过滤，如果包含的值满足条件，那么还是返回这个 Optional；否则返回 Optional.empty。

用法如下

Optional<User> user1 = Optional.ofNullable(user).filter(u -> u.getName().length()<6);

如上所示，如果user的name的长度是小于6的，则返回。如果是大于6的，则返回一个EMPTY对象。

实战使用

例一

在函数方法中

以前写法

public String getCity(User user) throws Exception{
  if(user!=null){
   if(user.getAddress()!=null){
    Address address = user.getAddress();
    if(address.getCity()!=null){
     return address.getCity();
    }
   }
  }
  throw new Excpetion("取值错误"); 
 }

JAVA8写法

public String getCity(User user) throws Exception{
 return Optional.ofNullable(user)
     .map(u-> u.getAddress())
     .map(a->a.getCity())
     .orElseThrow(()->new Exception("取指错误"));
}

例二

比如，在主程序中

以前写法

if(user!=null){
 dosomething(user);
}

JAVA8写法

 Optional.ofNullable(user)
   .ifPresent(u->{
   dosomething(u);
   });

例三

以前写法

public User getUser(User user) throws Exception{
 if(user!=null){
  String name = user.getName();
  if("zhangsan".equals(name)){
   return user;
  }
 }else{
  user = new User();
  user.setName("zhangsan");
  return user;
 }
}

java8写法

public User getUser(User user) {
 return Optional.ofNullable(user)
     .filter(u->"zhangsan".equals(u.getName()))
     .orElseGet(()-> {
      User user1 = new User();
      user1.setName("zhangsan");
      return user1;
     });
}

其他的例子，不一一列举了。不过，博主认为，其实采用这种链式编程，虽然代码优雅了。但是，逻辑性没那么明显，可读性有所降低，大家项目中看情况酌情使用。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对呐喊教程的支持。

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