利用Optional取代null

由于Optional未能实现Serializable接口,若使用了某些要求序列化的库或者框架,在域模型中使用Optional,有可能引发程序故障。如果要实现序列化的域模型,作为替代方案,提供一个能访问声明为Optional、变量值可能缺失的接口:

public class Person {
private Car car;
public Optional<Car> getCarAsOptional() {
     return Optional.ofNullable(car);
   }
}

例如:

public class Person {
     private Optional<Car> car;//人可能有车,也可能没有车,因此将这个字段声明为Optional
     public Optional<Car> getCar() { return car; }
}
public class Car {
     private Optional<Insurance> insurance;//车可能进行了保险,也可能没有保险,所以将这个字段声明为Optional
     public Optional<Insurance> getInsurance() { return insurance; }
}
public class Insurance {
     private String name;//保险公司必须有名字
     public String getName() { return name; }
} 

代码中person引用的是Optional<Car>,而car引用的Optional<Insurance>,这种方式非常清晰地表达了你的模型中一个person可能拥有也可能没有car的情形,同样,car可能进行了保险,也可能没有保险。再代码中中始终如一地使用Optional,能非常清晰地界定出变量值的缺失是结构上的问题,还是你算法上的缺陷,抑或是你数据中的问题。

  • 应用模式
  1. 声明一个空的Optional

     Optional<Car> optCar = Optional.empty(); 
    
  2. 依据一个非空值创建Optional

     Optional<Car> optCar = Optional.of(car);
    
  3. 可接受nullOptional

     Optional<Car> optCar = Optional.ofNullable(car); 
    
  4. 使用map从Optional对象中提取和转换值

     Optional<Insurance> optInsurance = Optional.ofNullable(insurance);
     Optional<String> name = optInsurance.map(Insurance::getName); 
    

注意 Stream中的mapOptional中的map方法的区别:
map操作会将提供的函数应用于流的每个元素。可以把Optional对象看成一种特殊的集合数据,它至多包含一个元素。如果Optional包含一个值,那函数就将该值作为参数传递给map,对该值进行转换。如果Optional为空,就什么也不做。


  1. 使用 flatMap 链接 Optional 对象

    //获取car的Insurance名称
    public String getCarInsuranceName(Optional<Person> person) {
         return person.flatMap(Person::getCar)
                      .flatMap(Car::getInsurance)
                      .map(Insurance::getName)
                      .orElse("Unknown");
     } 
    
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如果调用链上的任何一个方法返回一个空的Optional,那么结果就为空,否则返回的值就是你期望的保险公司的名称。

  • Optional类提供了多种方法读取Optional实例中的变量值。
  1. get()是这些方法中最简单但又最不安全的方法。如果变量存在,它直接返回封装的变量值,否则就抛出一个NoSuchElementException异常。
  2. orElse(T other)允许你在Optional对象不包含值时提供一个默认值。
  3. orElseGet(Supplier<? extends T> other)orElse方法的延迟调用版,Supplier方法只有在Optional对象不含值时才执行调用。
  4. orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)get方法非常类似,它们遭遇Optional对象为空时都会抛出一个异常,但是使用orElseThrow可以定制希望抛出的异常类型。
  5. ifPresent(Consumer<? super T>)能在变量值存在时执行一个作为参数传入的方法,否则就不进行任何操作。

  • 两个 Optional对象的组合

    public Optional<Insurance> nullSafeFindCheapestInsurance(
                                   Optional<Person> person, Optional<Car> car) {
         return person.flatMap(p -> car.map(c -> findCheapestInsurance(p, c)));
    } 
    

    对第一个Optional对象调用flatMap方法,如果它是个空值,传递给它的Lambda表达式不会执行,这次调用会直接返回一个空的Optional对象。反之,如果person对象存在,这次调用就会将其作为函数Function的输入,并按照与flatMap方法的约定返回一个Optional<Insurance>对象。这个函数的函数体会对第二个Optional对象执行map操作,如果第二个对象不包含car,函数Function就返回一个空的Optional对象,整个nullSafeFindCheapestInsuranc方法的返回值也是一个空的Optional对象。最后,如果person和car对象都存在,作为参数传递给map方法的Lambda表达式能够使用这两个值安全地调用原始的findCheapestInsurance方法,完成期望的操作。

  • 使用filter剔除特定的值
    filter方法接受一个谓词作为参数。如果Optional对象的值存在,并且它符合谓词的条件,filter方法就返回其值;否则它就返回一个空的Optional对象。

    Optional<Insurance> optInsurance = ...;
    optInsurance.filter(insurance ->
                               "CambridgeInsurance".equals(insurance.getName()))
                                                   .ifPresent(x -> System.out.println("ok")); 
    
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  1. Optional 封装可能为 null 的值

     Optional<Object> value = Optional.ofNullable(map.get("key")); 
    
  2. 异常与 Optional的对比

     public static Optional<Integer> stringToInt(String s) {
        try {
              return Optional.of(Integer.parseInt(s));//如果String能转换为对应的Integer,将其封装
        } catch (NumberFormatException e) {
              return Optional.empty();//否则返回一个空的Optional对象
        }
     } 
    

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