java8新特性之Optional类

NullPointException可以说是所有java程序员都遇到过的一个异常，虽然java从设计之初就力图让程序员脱离指针的苦海，但是指针确实是实际存在的，而java设计者也只能是让指针在java语言中变得更加简单、易用，而不能完全的将其剔除，所以才有了我们日常所见到的关键字null。

空指针异常是一个运行时异常，对于这一类异常，如果没有明确的处理策略，那么最佳实践在于让程序早点挂掉，但是很多场景下，不是开发人员没有具体的处理策略，而是根本没有意识到空指针异常的存在。当异常真的发生的时候，处理策略也很简单，在存在异常的地方添加一个if语句判定即可，但是这样的应对策略会让我们的程序出现越来越多的null判定，我们知道一个良好的程序设计，应该让代码中尽量少出现null关键字，而java8所提供的Optional类则在减少NullPointException的同时，也提升了代码的美观度。但首先我们需要明确的是，它并 不是对null关键字的一种替代，而是对于null判定提供了一种更加优雅的实现，从而避免NullPointException。

一. 直观感受

假设我们需要返回一个字符串的长度，如果不借助第三方工具类，我们需要调用str.length()方法：

if(null == str) { // 空指针判定
    return 0;
}
return str.length();

如果采用Optional类，实现如下：

return Optional.ofNullable(str).map(String::length).orElse(0);

Optional的代码相对更加简洁，当代码量较大时，我们很容易忘记进行null判定，但是使用Optional类则会避免这类问题。

二. 基本使用

1.对象创建

创建空对象

Optional<String> optStr = Optional.empty();

上面的示例代码调用empty()方法创建了一个空的Optional<String>对象型。

创建对象：不允许为空
Optional提供了方法of()用于创建非空对象，该方法要求传入的参数不能为空，否则抛NullPointException，示例如下：

Optional<String> optStr = Optional.of(str);  // 当str为null的时候，将抛出NullPointException

创建对象：允许为空
如果不能确定传入的参数是否存在null值的可能性，则可以用Optional的ofNullable()方法创建对象，如果入参为null，则创建一个空对象。示例如下：

Optional<String> optStr = Optional.ofNullable(str);  // 如果str是null，则创建一个空对象

2.流式处理

流式处理也是java8给我们带来的一个重量级新特性，让我们对集合的操作变得更加简洁和高效，下一篇关于java8新特性的文章，将对流失处理进行全面的讲解。这里Optional也提供了两个基本的流失处理：映射和过滤。

为了演示，我们设计了一个User类，如下：

/**
 * @author: zhenchao.Wang 2016-9-24 15:36:56
 */
public class User {
 
    /** 用户编号 */
    private long id;
 
    private String name;
 
    private int age;
 
    private Optional<Long> phone;
 
    private Optional<String> email;
 
    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
 
    // 省略setter和getter
}

手机和邮箱不是一个人的必须有的，所以我们利用Optional定义。

映射：map与flatMap
映射是将输入转换成另外一种形式的输出的操作，比如前面例子中，我们输入字符串，而输出的是字符串的长度，这就是一种隐射，我们利用方法map()得以实现。假设我们希望获得一个人的姓名，那么我们可以如下实现：

String name = Optional.ofNullable(user).map(User::getName).orElse("no name")

这样当入参user不为空的时候则返回其name，否则返回no name 如我我们希望通过上面方式得到phone或email，利用上面的方式则行不通了，因为map之后返回的是Optional，我们把这种称为Optional嵌套，我们必须在map一次才能拿到我们想要的结果：

long phone = optUser.map(User::getPhone).map(Optional::get).orElse(-1L);

其实这个时候，更好的方式是利用flatMap，一步拿到我们想要的结果：

long phone = optUser.flatMap(User::getPhone).orElse(-1L);

flapMap可以将方法返回的各个流扁平化成为一个流，具体在下一篇专门讲流式处理的文章中细说。

过滤：fliter
filiter，顾名思义是过滤的操作，我们可以将过滤操作做为参数传递给该方法，从而实现过滤目的，加入我们希望筛选18周岁以上的成年人，则可以实现如下：

optUser.filter(u -> u.getAge() >= 18).ifPresent(u -> System.out.println("Adult:" + u));

3.默认行为

默认行为是当Optional为不满足条件时所执行的操作，比如在上面的例子中我们使用的orElse()就是一个默认操作，用于在Optional对象为空时执行特定操作，当然也有一些默认操作是当满足条件的对象存在时执行的操作。

get()
get用于获取变量的值，但是当变量不存在时则会抛出NoSuchElementException，所以如果不确定变量是否存在，则不建议使用

orElse(T other)
当Optional的变量不满足给定条件时，则执行orElse，比如前面当str为null时，返回0。

orElseGet(Supplier<? extends X> expectionSupplier)
如果条件不成立时，需要执行相对复杂的逻辑，而不是简单的返回操作，则可以使用orElseGet实现：

long phone = optUser.map(User::getPhone).map(Optional::get).orElseGet(() -> {
    // do something here
    return -1L;
});

orElseThrow(Supplier<? extends X> expectionSupplier)
与get()方法类似，都是在不满足条件时返回异常，不过这里我们可以指定返回的异常类型。

ifPresent(Consumer<? super T>)
当满足条件时执行传入的参数化操作。

三. 注意事项

Optional是一个final类，未实现任何接口，所以当我们在利用该类包装定义类的属性的时候，如果我们定义的类有序列化的需求，那么因为Optional没有实现Serializable接口，这个时候执行序列化操作就会有问题：

public class User implements Serializable{
 
    /** 用户编号 */
    private long id;
 
    private String name;
 
    private int age;
 
    private Optional<Long> phone;  // 不能序列化
 
    private Optional<String> email;  // 不能序列化

不过我们可以采用如下替换策略：

private long phone;
 
public Optional<Long> getPhone() {
    return Optional.ofNullable(this.phone);
}