1. 前言

如果你没有处理过空指针，那么你不是一位真正的 Java 程序员。

空指针确实会产生很多问题，我们经常遇到空的引用，然后又想从这个空的引用上去获取其他的值，接着理所当然的碰到了 NullPointException。这是你可能会想，这报错很好处理，然后你看了眼报错行数，对比了下代码。脑海里瞬间闪过 ”对对对，这里有可能为空“，然后加上 null check轻松处理。然而你不知道这已经是你处理的第多少个空指针异常了。

为了解决上面的问题，在 Java SE8 中引入了一个新类 java.util.Optional，这个类可以缓解上面的问题。

你可能已经发现了，上面我用的是缓解而不是解决。这也是很多人理解不太对的地方，以为 Java SE8 中的 Optional 类可以解决空指针问题。其实 Optional 类的的使用只是提示你这里可能存在空值，需要特殊处理，并提供了一些特殊处理的方法。如果你把 Optional 类当作空指针的救命稻草而不加思考的使用，那么依旧会碰到错误。

因为 Optional 是的 Java SE8 中引入的，因此本文中难免会有一些 JDK8 中的语法，如 Lambda 表达式，流处理等，但是都是基本形式，不会有过于复杂的案例。

2. Optional 创建

Optional 的创建一共有三种方式。

/**
 * 创建一个 Optional
 */
@Test
public void createOptionalTest() {
    // Optional 构造方式1 - of 传入的值不能为 null
    Optional<String> helloOption = Optional.of("hello");

    // Optional 构造方式2 - empty 一个空 optional
    Optional<String> emptyOptional = Optional.empty();

    // Optional 构造方式3 - ofNullable 支持传入 null 值的 optional
    Optional<String> nullOptional = Optional.ofNullable(null);
}

其中构造方式1中 of 方法，如果传入的值会空，会报出 NullPointerException 异常。

3. Optional 判断

Optional 只是一个包装对象，想要判断里面有没有值可以使用 isPresent 方法检查其中是否有值 。

/**
 * 检查是否有值
 */
@Test
public void checkOptionalTest() {
    Optional<String> helloOptional = Optional.of("Hello");
    System.out.println(helloOptional.isPresent());

    Optional<Object> emptyOptional = Optional.empty();
    System.out.println(emptyOptional.isPresent());
}

得到的输出：

true
false

从 JDK11 开始，提供了 isEmpty方法用来检查相反的结果：是否为空。

如果想要在有值的时候进行一下操作。可以使用 ifPresent方法。

/**
 * 如果有值，输出长度
 */
@Test
public void whenIsPresent() {
    // 如果没有值，获取默认值
    Optional<String> helloOptional = Optional.of("Hello");
    Optional<String> emptyOptional = Optional.empty();
    helloOptional.ifPresent(s -> System.out.println(s.length()));
    emptyOptional.ifPresent(s -> System.out.println(s.length()));
}

输出结果：

5

4. Optional 获取值

使用 get方法可以获取值，但是如果值不存在，会抛出 NoSuchElementException 异常。

/**
 * 如果没有值，会抛异常
 */
@Test
public void getTest() {
    Optional<String> stringOptional = Optional.of("hello");
    System.out.println(stringOptional.get());
    // 如果没有值，会抛异常
    Optional<String> emptyOptional = Optional.empty();
    System.out.println(emptyOptional.get());
}

得到结果：

hello

java.util.NoSuchElementException: No value present
    at java.util.Optional.get(Optional.java:135)
    at net.codingme.feature.jdk8.Jdk8Optional.getTest(Jdk8Optional.java:91)

5. Optional 默认值

使用 orElse, orElseGet 方法可以在没有值的情况下获取给定的默认值。

/**
 * 如果没有值，获取默认值
 */
@Test
public void whenIsNullGetTest() {
    // 如果没有值，获取默认值
    Optional<String> emptyOptional = Optional.empty();
    String orElse = emptyOptional.orElse("orElse default");
    String orElseGet = emptyOptional.orElseGet(() -> "orElseGet default");
    System.out.println(orElse);
    System.out.println(orElseGet);
}

得到的结果：

orElse default
orElseGet default

看到这里你可能会有些疑惑了，这两个方法看起来效果是一模一样的，为什么会提供两个呢？下面再看一个例子，你会发现两者的区别。

 /**
 * orElse 和 orElseGet 的区别
 */
@Test
public void orElseAndOrElseGetTest() {
    // 如果没有值，默认值
    Optional<String> emptyOptional = Optional.empty();
    System.out.println("空Optional.orElse");
    String orElse = emptyOptional.orElse(getDefault());
    System.out.println("空Optional.orElseGet");
    String orElseGet = emptyOptional.orElseGet(() -> getDefault());
    System.out.println("空Optional.orElse结果："+orElse);
    System.out.println("空Optional.orElseGet结果："+orElseGet);
    System.out.println("--------------------------------");
    // 如果没有值，默认值
    Optional<String> stringOptional = Optional.of("hello");
    System.out.println("有值Optional.orElse");
    orElse = stringOptional.orElse(getDefault());
    System.out.println("有值Optional.orElseGet");
    orElseGet = stringOptional.orElseGet(() -> getDefault());
    System.out.println("有值Optional.orElse结果："+orElse);
    System.out.println("有值Optional.orElseGet结果："+orElseGet);
}

public String getDefault() {
    System.out.println("   获取默认值中..run getDeafult method");
    return "hello";
}

得到的输出：

空Optional.orElse
   获取默认值中..run getDeafult method
空Optional.orElseGet
   获取默认值中..run getDeafult method
空Optional.orElse结果：hello
空Optional.orElseGet结果：hello
--------------------------------
有值Optional.orElse
   获取默认值中..run getDeafult method
有值Optional.orElseGet
有值Optional.orElse结果：hello
有值Optional.orElseGet结果：hello

在这个例子中会发现 orElseGet 传入的方法在有值的情况下并不会运行。而 orElse却都会运行。

6. Optional 异常

使用 orElseThrow 在没有值的时候抛出异常

/**
 * 如果没有值，抛出异常
 */
@Test
public void whenIsNullThrowExceTest() throws Exception {
    // 如果没有值，抛出异常
    Optional<String> emptyOptional = Optional.empty();
    String value = emptyOptional.orElseThrow(() -> new Exception("发现空值"));
    System.out.println(value);
}

得到结果：

java.lang.Exception: 发现空值
    at net.codingme.feature.jdk8.Jdk8Optional.lambda$whenIsNullThrowExceTest$7(Jdk8Optional.java:118)
    at java.util.Optional.orElseThrow(Optional.java:290)
    at net.codingme.feature.jdk8.Jdk8Optional.whenIsNullThrowExceTest(Jdk8Optional.java:118)

7. Optional 函数接口

Optional 随 JDK8 一同出现，必然会有一些 JDK8 中的新特性，比如函数接口。Optional 中主要有三个传入函数接口的方法，分别是filter，map，flatMap。这里面的实现其实是 JDK8 的另一个新特性了，因此这里只是简单演示，不做解释。后面放到其他 JDK8 新特性文章里介绍。

@Test
public void functionTest() {
    // filter 过滤
    Optional<Integer> optional123 = Optional.of(123);
    optional123.filter(num -> num == 123).ifPresent(num -> System.out.println(num));

    Optional<Integer> optional456 = Optional.of(456);
    optional456.filter(num -> num == 123).ifPresent(num -> System.out.println(num));

    // map 转换
    Optional<Integer> optional789 = Optional.of(789);
    optional789.map(String::valueOf).map(String::length).ifPresent(length -> System.out.println(length));
}

得到结果：

123
3

8. Optional 案例

假设有计算机、声卡、usb 三种硬件（下面的代码中使用了 Lombok 的 @Data 注解）。

/**
 * 计算机
 */
@Data
class Computer {
    private Optional<SoundCard> soundCard;
}

/**
 * 声卡
 */
@Data
class SoundCard {
    private Optional<Usb> usb;
}

/**
 * USB
 */
@Data
class Usb {
    private String version;
}

计算机可能会有声卡，声卡可能会有 usb。那么怎么取得 usb 版本呢？

/**
 * 电脑里【有可能】有声卡
 * 声卡【有可能】有USB接口
 */
@Test
public void optionalTest() {
    // 没有声卡，没有 Usb 的电脑
    Computer computerNoUsb = new Computer();
    computerNoUsb.setSoundCard(Optional.empty());
    // 获取 usb 版本
    Optional<Computer> computerOptional = Optional.ofNullable(computerNoUsb);
    String version = computerOptional.flatMap(Computer::getSoundCard).flatMap(SoundCard::getUsb)
        .map(Usb::getVersion).orElse("UNKNOWN");
    System.out.println(version);
    System.out.println("-----------------");

    // 如果有值，则输出
    SoundCard soundCard = new SoundCard();
    Usb usb = new Usb();
    usb.setVersion("2.0");
    soundCard.setUsb(Optional.ofNullable(usb));
    Optional<SoundCard> optionalSoundCard = Optional.ofNullable(soundCard);
    optionalSoundCard.ifPresent(System.out::println);
    // 如果有值，则输出
    if (optionalSoundCard.isPresent()) {
        System.out.println(optionalSoundCard.get());
    }

    // 输出没有值，则没有输出
    Optional<SoundCard> optionalSoundCardEmpty = Optional.ofNullable(null);
    optionalSoundCardEmpty.ifPresent(System.out::println);
    System.out.println("-----------------");

    // 筛选 Usb2.0
    optionalSoundCard.map(SoundCard::getUsb)
            .filter(usb1 -> "3.0".equals(usb1.map(Usb::getVersion)
            .orElse("UBKNOW")))
            .ifPresent(System.out::println);
}

得到结果：

UNKNOWN
-----------------
SoundCard(usb=Optional[Usb(version=2.0)])
SoundCard(usb=Optional[Usb(version=2.0)])
-----------------

9. Optional 总结

在本文中，我们看到了如何使用 Java SE8 的 java.util.Optional 类。Optional 类的目的不是为了替换代码中的每个空引用，而是为了帮助更好的设计程序，让使用者可以仅通过观察属性类型就可以知道会不会有空值。另外，Optional不提供直接获取值的方法，使用时会强迫你处理不存在的情况。间接的让你的程序免受空指针的影响。

文中代码已经上传 Github：https://github.com/niumoo/jdk-feature