- 1️⃣ 概念
- 2️⃣ 优势和缺点
- 3️⃣ 使用
-
- 3.1 常用操作API
- 3.2 案例
- 3.3 使用技巧
- 4️⃣ 应用场景
- 5️⃣ 实现原理
- * 总结
1️⃣ 概念
Optional 类是Java 8引入的新特性，旨在解决空值（null）的处理问题。它的设计目的是为了提供一种更好的方式来处理可能为空的值，避免使用null导致空指针异常。
Optional是一个容器对象，可以持有某个类型的非空值或者空值。它是一个包装类，用于替代可能为空的引用变量。
下面是Optional类的几个特征：
- Optional 可以持有非空的值或空值；
- 通过一系列方法，可以对 Optional对象进行操作和转换；
- Optional 提供了一套简洁的API，方便进行空值处理。
2️⃣ 优势和缺点
优点：
- 提高代码的可读性和可维护性，明确表达值可能为空的语义；
- 强制开发人员显式地处理空值情况，避免了空指针异常。
缺点：
- 可能引入一些额外的代码复杂性，增加代码量。
3️⃣ 使用
3.1 常用操作API
Java的Optional使用流程如下：
1、 创建Optional对象：；
-
使用
Optional.ofNullable(value)创建一个Optional对象，并将value作为包装值，value可以是null。 -
使用
Optional.of(value)创建一个Optional对象，并将value作为包装值，value不能为null，否则会抛出NullPointerException。
2、 判断Optional对象是否包含值：； -
使用
optional.isPresent()方法判断Optional对象是否包含非空值。
- 使用optional.isEmpty()方法判断Optional对象是否为空。
3、 获取Optional对象的值：； -
使用
optional.get()方法获取对象中的值。如果Optional对象包含值，返回该值；否则抛出NoSuchElementException异常。
4、 使用默认值：； -
使用
optional.orElse(defaultValue)方法获取Optional对象的值。如果对象包含值，则返回该值；否则返回指定的默认值。 -
使用
optional.orElseGet(supplier)方法获取Optional对象的值。如果对象包含值，则返回该值；否则使用供应商函数生成一个值并返回。
5、 条件过滤：； -
使用
optional.filter(predicate)方法根据条件过滤Optional对象。匹配的话返回当前对象，否则返回空的Optional对象。
6、 转换值类型：； -
使用
optional.map(mapper)方法将Optional对象中的值转换为mapper函数的结果，并返回新的对象。 -
使用
optional.flatMap(mapper)方法类似map操作，但是返回的是mapper函数所返回的Optional对象本身。
7、 其他常用方法：； -
使用
optional.ifPresent(consumer)方法，如果Optional对象包含值，则执行传入的操作。 -
使用
optional.orElseThrow()方法，获取Optional对象的值，如果Optional对象包含值，则返回该值；否则抛出NoSuchElementException异常。
在使用Optional 时，应根据具体场景选择合适的方法进行操作。在链式调用中，可以通过一系列的 Optional 操作来进行连续、安全和可读性更高的调用流程，处理可能为空的值。
此外，使用Optional 还需要注意谨慎使用get()方法获取对象的值，最好使用更安全的方法如ifPresent、orElse等进行值的处理，以避免空指针异常的发生。
Java的 Optional类中全部的操作方法API汇总如下表：
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| boolean isPresent() | 判断Optional对象是否包含值。如果Optional对象包含非空值，返回true；否则返回false |
| ifPresent(Consumer<? super T> consumer) | 如果Optional对象包含值，则执行传入的操作 |
| T get() | 如果Optional对象包含值，返回该值；否则抛出NoSuchElementException异常 |
| T orElse(T other) | 获取Optional对象的值，若不存在则返回默认值other |
| T orElseGet(Supplier<? extends T> other) | 获取Optional对象的值，若不存在则使用提供的Supplier生成一个新值并返回 |
| T orElseThrow() | 获取Optional对象的值，若不存在则抛出NoSuchElementException异常 |
| Optional filter(Predicate<? super T> predicate) | 如果Optional对象包含值且满足条件，则返回当前Optional对象；否则返回空的Optional对象 |
| map(Function<? super T, ? extends U> mapper) | 对Optional对象中的值进行映射操作，返回新的Optional对象 |
| flatMap(Function<? super T, Optional> mapper) | 类似map操作，但返回的是mapper函数所返回的Optional对象本身 |
3.2 案例
下面是一个Java案例程序，演示了如何使用上述每个方法：
import java.util.NoSuchElementException;
import java.util.Optional;
import java.util.function.Predicate;
import java.util.function.Supplier;
public class OptionalExample {
public static void main(String[] args) {
// 定义字符串
String value1 = "Hello, world!";
String value2 = null;
// 1、创建Optional对象，并将字符串作为包装值
Optional<String> optional1 = Optional.ofNullable(value1);
Optional<String> nullOpt = Optional.ofNullable(value2);
// 2、创建Optional对象，并将字符串作为包装值。注意这种方式下，value不能为null，否则会抛出NullPointerException
Optional<String> optional2 = Optional.of("Hello, Java!");
//value为null，会抛出NullPointerException
try {
nullOpt = Optional.of(value2);
}catch (NullPointerException e){
System.out.println(e);
}
// 3、创建一个空的Optional对象
Optional<String> optional = Optional.empty();
System.out.println("\n" + optional);
// 4、判断Optional对象是否包含非空值
System.out.println("\nIs optional1 present? " + optional1.isPresent());
System.out.println("Is nullOpt present? " + nullOpt.isPresent());
// 5、获取Optional对象中的值，如果不存在则抛出NoSuchElementException异常
String result1 = optional1.get();
System.out.println("\nValue of optional1: " + result1);
try {
String tempResult = nullOpt.get();
System.out.println("Value of nullOpt: " + tempResult);
}catch (NoSuchElementException e){
System.out.println(e);
}
// 6、获取Optional对象的值，若不存在则返回指定的默认值
String result2 = optional2.orElse("Default Value");
System.out.println("\nValue of optional2: " + result2);
String defaultResult = nullOpt.orElse("Default Value");
System.out.println("Value of nullOpt: " + defaultResult);
// 7、获取Optional对象的值，若不存在则使用提供的Supplier生成一个新值
Supplier<? extends String> other = () -> "Generated Value";
String result3 = optional2.orElseGet(other);
System.out.println("\nValue of optional2: " + result3);
String generatedResult = nullOpt.orElseGet(other);
System.out.println("Value of nullOpt: " + generatedResult);
// 8、根据条件过滤Optional对象，返回满足条件的Optional对象
Predicate<? super String> predicate = s -> s.length() > 10;
Optional<String> filteredOptional = optional1.filter(predicate);
System.out.println("\nFiltered optional1: " + filteredOptional);
filteredOptional = nullOpt.filter(predicate);
System.out.println("Filtered nullOpt: " + filteredOptional);
// 9、将Optional对象中的值转换为mapper函数的结果，并返回新的Optional对象
Optional<Integer> lengthOptional = optional1.map(String::length);
System.out.println("\nLength of optional1: " + lengthOptional.orElse(0));
// 10、类似map操作，返回的是mapper函数所返回的Optional对象本身
Optional<String> flatMappedOptional = optional1.flatMap(s -> Optional.of(s.toUpperCase()));
System.out.println("\nFlattened and mapped optional1: " + flatMappedOptional.orElse(""));
// 11、如果Optional对象包含值，则执行传入的操作
System.out.println();
optional2.ifPresent(System.out::println);
// 12、获取Optional对象的值，若不存在则抛出自定义的异常
try {
String result = optional.orElseThrow(() -> new Exception("Exception: Value is not present"));
System.out.println("\nValue of optional: " + result);
}catch (Exception e) {
System.out.println("\n" + e.getMessage());
}
}
}
运行结果如下：
java.lang.NullPointerException
Optional.empty
Is optional1 present? true
Is nullOpt present? false
Value of optional1: Hello, world!
java.util.NoSuchElementException: No value present
Value of optional2: Hello, Java!
Value of nullOpt: Default Value
Value of optional2: Hello, Java!
Value of nullOpt: Generated Value
Filtered optional1: Optional[Hello, world!]
Filtered nullOpt: Optional.empty
Length of optional1: 13
Flattened and mapped optional1: HELLO, WORLD!
Hello, Java!
Exception: Value is not present
3.3 使用技巧
使用Optional 时可以考虑以下几点优化技巧：
1、 尽量不要在方法参数或返回类型中使用Optional``Optional主要用于局部变量和字段，以表明其可能为空；
2、 尽量避免使用optional.get()方法获取Optional对象的值，可以使用ifPresent()、orElse()等更安全的方法来处理值的情况；
3、 谨慎使用嵌套Optional，避免过度复杂化逻辑；
4️⃣ 应用场景
常见的应用场景包括：
- 避免null处理：Optional可以使得代码更加清晰明确，避免因为忽略处理空值而导致空指针异常；
- 方法返回值：用于替代可能为空的返回值，以便提供更好的可读性；
- 链式调用：通过一系列的Optional操作，可以进行连续且安全的调用链。
结合实际生产应用来说，Optional在以下业务场景可以发挥重要的作用：
- 处理外部API调用，当返回值可能为空时使用Optional来封装；
- 解析JSON对象时，若某些字段为可选字段，可使用Optional来处理；
- 在数据库查询中，如果结果可能为空，可以使用Optional处理。
5️⃣ 实现原理
Optional类是一个常规的、泛型化的类，通过包装值的方式来处理可能为空的情况。它采用了一些与空对象模式相关的思想，Optional类提供了一组丰富的操作方法，以便更方便地处理可选值，避免了使用空对象时的空指针异常。
Optional类的设计灵感之一可以类比为空对象模式（Null Object Pattern）。
在空对象模式中，需要处理某个操作的对象可能为空，而使用空对象作为代替，以避免空指针异常。
对于Optional类来说，当value字段为null时，表示该Optional对象为空，它也被视作特殊的空对象。
Optional类内部有一个私有字段value，用于存储包装的值。value字段的类型是泛型T，即可以是任何类型的值。如果Optional对象包含一个非空值，则value字段存储这个值；如果Optional对象为空，则value字段为null。
* 总结
Optional类是Java 8引入的强大工具，用于解决空值处理问题。它可以用于包装可能为空的引用，提供一种更优雅且可读性更高的方式来表示和处理可能为空的值。使用Optional类，我们可以明确表达值是可空的，并通过一系列简单的操作方法来避免潜在的空指针异常。
尽管Optional并不适用于所有情况，但在正确的场景下，它可以大大提高代码的可读性和可维护性。然而，需要谨慎使用Optional，避免过度使用，以免引入额外的复杂性。了解Optional的基础和高级语法、Java操作API以及实现原理等方面的知识，将有助于正确地应用和优化Optional，从而编写更稳健的Java代码。
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