给女朋友讲解什么是Optional【JDK 8特性】
前言
只有光头才能变强
前两天带女朋友去图书馆了，随手就给她来了一本《与孩子一起学编程》的书，于是今天就给女朋友讲解一下什么是Optional类。
- 至于她能不能看懂，那肯定是看不懂的。(学到变量/for循环的女人怎么能看懂呢)
不知道大家还记得上一篇《阿里巴巴 Java开发手册》读后感不，当时阅读到空指针异常(NPE)时，书上提到JDK 8有个Optional类供我们使用，该类可以尽可能地防止出现空指针异常(NPE)。
文本力求简单讲清每个知识点，希望大家看完能有所收获
一、基础铺垫
我们都知道JDK 8最重要的新特性是Lambda表达式，这个可以让我们简化非常多的代码编写，不知道大家会使用了没有。这里我简单跟大家来回顾一下~
1.1Lambda简化代码例子
下面就以几个例子来看看Lambda表达式是怎么简化我们代码的编写的。
首先我们来看看创建线程：
public static void main(String[] args) {
// 用匿名内部类的方式来创建线程
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("公众号：Java3y---回复1进群交流");
}
});
// 使用Lambda来创建线程
new Thread(() -> System.out.println("公众号：Java3y---回复1进群交流"));
}
再来看看遍历Map集合：
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put("公众号", "Java3y");
hashMap.put("交流群", "回复1");
// 使用增强for的方式来遍历hashMap
for (Map.Entry<String, String> entry : hashMap.entrySet()) {
System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());
}
// 使用Lambda表达式的方式来遍历hashMap
hashMap.forEach((s, s2) -> System.out.println(s + ":" + s2));
}
在List中删除某个元素
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Java3y");
list.add("3y");
list.add("光头");
list.add("帅哥");
// 传统的方式删除"光头"的元素
ListIterator<String> iterator = list.listIterator();
while (iterator.hasNext()) {
if ("光头".equals(iterator.next())) {
iterator.remove();
}
}
// Lambda方式删除"光头"的元素
list.removeIf(s -> "光头".equals(s));
// 使用Lambda遍历List集合
list.forEach(s -> System.out.println(s));
}
从上面的例子我们可以看出，Lambda表达式的确是可以帮我们简化代码的。
1.1函数式接口
使用Lambda表达式，其实都是建立在函数式接口上的。我们看看上面的代码的接口：
创建多线程的Runnable接口：
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
遍历HashMap的BiConsumer接口：
@FunctionalInterface
public interface BiConsumer<T, U> {
void accept(T t, U u);
default BiConsumer<T, U> andThen(BiConsumer<? super T, ? super U> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (l, r) -> {
accept(l, r);
after.accept(l, r);
};
}
}
在List中删除元素的Predicate接口：
@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
boolean test(T t);
default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) -> test(t) && other.test(t);
}
default Predicate<T> negate() {
return (t) -> !test(t);
}
default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) -> test(t) || other.test(t);
}
static <T> Predicate<T> isEqual(Object targetRef) {
return (null == targetRef)
? Objects::isNull
: object -> targetRef.equals(object);
}
}
函数式接口的特点：由@FunctionalInterface注解标识，接口有且仅有一个抽象方法！
1.2Lambda简单讲解
或许我们一开始看到Lambda的时候，发现Lambda表达式的语法有点奇葩，甚至有点看不懂。没事，这里3y给大家用图的形式画一画：
以Runnable接口来举例：
再不济，我们在用IDE的时候，可以提示出Lambda表达式的语法的，这样可以帮我们快速上手Lambda表达式：
说白了，我们使用Lambda表达式的架子是这样的()->{}，具体的时候看看函数式接口的抽象方法要求就可以了，再不济就使用IDE智能提示。
1.3泛型回顾
比如说public<U> Optional<U> map(Function<? super T, ? extends U> mapper)这个声明，你看懂了吗？
// 接口
@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
R apply(T t);
}
在泛型的上限和下限中有一个原则：PECS(Producer Extends Consumer Super)
- 带有子类限定的可以从泛型读取【也就是--->(? extend T)】-------->Producer Extends
- 带有超类限定的可以从泛型写入【也就是--->(? super T)】-------->Consumer Super
解析：传入的参数是泛型 T 或者其父类，返回值是U或其子类。
具体可参考：
二、Optional类
一句话介绍Optional类：使用JDK8的Optional类来防止NPE(空指针异常)问题。
接下来我们看看文档是怎么说的：
A container object which may or may not contain a non-null value.Additional methods that depend on the presence or absence of a contained value are provided
它是一个容器，装载着非NULL元素(或者没有装载元素)，提供了一系列的方法供我们判断该容器里的对象是否存在(以及后续的操作)。
Optional类的方法结构图：
2.1创建Optional容器
我们先来看看Optional的属性以及创建Optional容器的方法：
// 1、创建出一个Optional容器，容器里边并没有装载着对象
private static final Optional<?> EMPTY = new Optional<>();
// 2、代表着容器中的对象
private final T value;
// 3、私有构造方法
private Optional() {
this.value = null;
}
// 4、得到一个Optional容器，Optional没有装载着对象
public static<T> Optional<T> empty() {
@SuppressWarnings("unchecked")
Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;
return t;
}
// 5、私有构造方法(带参数)，参数就是具体的要装载的对象，如果传进来的对象为null，抛出异常
private Optional(T value) {
this.value = Objects.requireNonNull(value);
}
// 5.1、如果传进来的对象为null，抛出异常
public static <T> T requireNonNull(T obj) {
if (obj == null)
throw new NullPointerException();
return obj;
}
// 6、创建出Optional容器，并将对象(value)装载到Optional容器中。
// 传入的value如果为null，抛出异常(调用的是Optional(T value)方法)
public static <T> Optional<T> of(T value) {
return new Optional<>(value);
}
// 创建出Optional容器，并将对象(value)装载到Optional容器中。
// 传入的value可以为null，如果为null，返回一个没有装载对象的Optional对象
public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
return value == null ? empty() : of(value);
}
所以可以得出创建Optional容器有两种方式：
- 调用ofNullable()方法，传入的对象可以为null
- 调用of()方法，传入的对象不可以为null，否则抛出NullPointerException
下面我们简单就可以看看用法了：
现在我有一个User对象，这里用到了Lombok，有兴趣的同学可去学学了解一下：两个月的Java实习结束，继续努力
import lombok.Data;
@Data
public class User {
private Integer id;
private String name;
private Short age;
}
测试：
public static void main(String[] args) {
User user = new User();
User user1 = null;
// 传递进去的对象不可以为null，如果为null则抛出异常
Optional<User> op1 = Optional.of(user1);
// 传递进去的对象可以为null，如果为null则返回一个没有装载对象的Optional容器
Optional<User> op2 = Optional.ofNullable(user);
}
2.2Optional容器简单的方法
// 得到容器中的对象，如果为null就抛出异常
public T get() {
if (value == null) {
throw new NoSuchElementException("No value present");
}
return value;
}
// 判断容器中的对象是否为null
public boolean isPresent() {
return value != null;
}
// 如果容器中的对象存在，则返回。否则返回传递进来的参数
public T orElse(T other) {
return value != null ? value : other;
}
这三个方法是Optional类比较常用的方法，并且是最简单的。(因为参数不是函数式接口)
下面我们继续看看用法：
public static void main(String[] args) {
User user = new User();
User user1 = null;
Optional<User> op1 = Optional.ofNullable(user);
System.out.println(op1.isPresent());
System.out.println(op1.get());
System.out.println(op1.orElse(user1));
}
结果很明显，因为我们的user是不为null的：
我们调换一下顺序看看：
public static void main(String[] args) {
User user = new User();
User user1 = null;
Optional<User> op1 = Optional.ofNullable(user1);
System.out.println(op1.isPresent());
System.out.println(op1.orElse(user));
System.out.println(op1.get());
}
2.3Optional容器进阶用法
当然了，我们到目前为止看起来Optional类好像就这么一回事了，这样代码写起来还不如我自己判断null呢...
我们对比一下：
我们可以发现，手动判断是否为null好像还更方便简洁一点呢。
所以，我们带函数式接口的方法登场了！
2.3.1ifPresent方法
首先来看看ifPresent(Consumer<? super T> consumer)方法
public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
if (value != null)
consumer.accept(value);
}
@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
void accept(T t);
}
如果容器中的对象存在，则调用accept方法，比如说：
public static void main(String[] args) {
User user = new User();
user.setName("Java3y");
test(user);
}
public static void test(User user) {
Optional<User> optional = Optional.ofNullable(user);
// 如果存在user，则打印user的name
optional.ifPresent((value) -> System.out.println(value.getName()));
// 旧写法
if (user != null) {
System.out.println(user.getName());
}
}
2.3.2orElseGet和orElseThrow方法
直接看源码：
// 如果对象存在，则直接返回，否则返回由Supplier接口的实现用来生成默认值
public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {
return value != null ? value : other.get();
}
@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {
T get();
}
// 如果存在，则返回。否则抛出supplier接口创建的异常
public <X extends Throwable> T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X {
if (value != null) {
return value;
} else {
throw exceptionSupplier.get();
}
}
例子：
public static void main(String[] args) {
User user = new User();
user.setName("Java3y");
test(user);
}
public static void test(User user) {
Optional<User> optional = Optional.ofNullable(user);
// 如果存在user，则直接返回，否则创建出一个新的User对象
User user1 = optional.orElseGet(() -> new User());
// 旧写法
if (user != null) {
user = new User();
}
}
总的来说跟我们上面所讲的orElse()差不多，只不过它可以通过Supplier接口的实现来生成默认值。
2.3.3filter方法
直接看源码：
// 如果容器中的对象存在，并且符合过滤条件，返回装载对象的Optional容器，否则返回一个空的Optional容器
public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) {
Objects.requireNonNull(predicate);
if (!isPresent())
return this;
else
return predicate.test(value) ? this : empty();
}
// 接口
@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
boolean test(T t);
}
返回Optional对象我们就可以实现链式调用了！
例子：
public static void test(User user) {
Optional<User> optional = Optional.ofNullable(user);
// 如果容器中的对象存在，并且符合过滤条件，返回装载对象的Optional容器，否则返回一个空的Optional容器
optional.filter((value) -> "Java3y".equals(value.getName()));
}
2.3.4map方法
直接看源码：
// 如果容器的对象存在，则对其执行调用mapping函数得到返回值。然后创建包含mapping返回值的Optional，否则返回空Optional。
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));
}
}
// 接口
@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
R apply(T t);
}
例子：
public static void test(User user) {
Optional<User> optional = Optional.ofNullable(user);
// 如果容器的对象存在，则对其执行调用mapping函数得到返回值。然后创建包含mapping返回值的Optional，否则返回空Optional。
optional.map(user1 -> user1.getName()).orElse("Unknown");
}
// 上面一句代码对应着最开始的老写法：
public String tradition(User user) {
if (user != null) {
return user.getName();
}else{
return "Unknown";
}
}
2.3.5flatMap方法
直接看源码：
// flatMap方法与map方法类似，区别在于apply函数的返回值不同。map方法的apply函数返回值是? extends U，而flatMap方法的apply函数返回值必须是Optional
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));
}
}
2.3.6总结
再来感受一下Optional的魅力
public static void main(String[] args) {
User user = new User();
user.setName("Java3y");
System.out.println(test(user));
}
// 以前的代码v1
public static String test2(User user) {
if (user != null) {
String name = user.getName();
if (name != null) {
return name.toUpperCase();
} else {
return null;
}
} else {
return null;
}
}
// 以前的代码v2
public static String test3(User user) {
if (user != null && user.getName() != null) {
return user.getName().toUpperCase();
} else {
return null;
}
}
// 现在的代码
public static String test(User user) {
return Optional.ofNullable(user)
.map(user1 -> user1.getName())
.map(s -> s.toUpperCase()).orElse(null);
}
Optional总结：
filter，map或flatMap一个函数，函数的参数拿到的值一定不是null。所以我们通过filter，map 和 flatMap之类的函数可以将其安全的进行变换，最后通过orElse系列，get，isPresent 和 ifPresent将其中的值提取出来。
其实吧，用Optional类也没有简化很多的代码，只是把NPE异常通过各种方法隐藏起来(包装了一层)。通过Lambda表达式可以让我们处理起来更加"优雅"一些。
三、最后
之前在初学的时候没在意JDK8的特性，其实JDK更新很多时候都能给我们带来不少好处的(简化代码编写，提高性能等等)，所以作为一名Java程序员，还是得多学学新特性。(话说JDK9该类又有新特性了...)
如果你要评论“醒醒吧，程序员哪来的女朋友”，“我尿黄，让我来”之类的话，我建议你是不是好好反省一下自己，为什么别的程序员都有女朋友，就你没有，是不是自己技术不过关了？通过“工厂”找一个有那么难吗？再不济也能自己new一个出来啊。
当然了，我的女朋友是现实存在的。
参考资料：
- Java 8 Optional类深度解析：https://www.cnblogs.com/xingzc/p/5778090.html
- Java8 如何正确使用 Optional：http://www.importnew.com/26066.html
- https://www.zhihu.com/question/63783295/answer/214531004
- 【Java】jdk8 Optional 的正确姿势https://blog.csdn.net/hj7jay/article/details/52459334
如果你觉得我写得还不错，了解一下：
- 坚持原创的技术公众号：Java3y。回复 1 加入Java交流群
- 文章的目录导航(精美脑图+海量视频资源)：https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y
