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java中的Optional

news 2025/5/14 14:12:18

在 Java 8 中，Optional 是一个用于处理可能为 null 的值的容器类，旨在减少空指针异常（NullPointerException）并提升代码的可读性。以下是 Optional 的核心用法和最佳实践：

1. 创建 `Optional` 对象

1.1 常规创建方式

Optional.of(T value)
创建一个包含非空值的 Optional。如果传入 null，会抛出 NullPointerException。
```
Optional<String> name = Optional.of("Alice");
```

Optional.ofNullable(T value)
允许传入 null，若值为 null，返回空的 Optional。

Optional<String> nullableName = Optional.ofNullable(getName()); // 若 getName() 返回 null，nullableName 为空

Optional.empty()
创建一个空的 Optional。

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

2. 访问 `Optional` 中的值

2.1 检查值是否存在

isPresent()
判断 Optional 是否包含值。

if (name.isPresent()) {System.out.println("值存在: " + name.get());
}

ifPresent(Consumer<? super T> consumer)
如果值存在，执行传入的操作。
```
name.ifPresent(n -> System.out.println("值存在: " + n));
```

isEmpty()（Java 11+）
判断 Optional 是否为空。

if (empty.isEmpty()) {System.out.println("Optional 为空");
}

2.2 安全获取值

get()
直接获取值，但需确保值存在（否则抛出 NoSuchElementException）。
```
String result = name.get(); // 若 name 为空，抛出异常
```
orElse(T other)
若值存在返回该值，否则返回默认值。
```
String defaultName = nullableName.orElse("Default Name");
```
orElseGet(Supplier<? extends T> supplier)
与 orElse() 类似，但默认值由 Supplier 延迟生成。
```
String generatedName = nullableName.orElseGet(() -> "Generated Name");
```

orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)
若值不存在，抛出指定异常。

String actualName = nullableName.orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("值不存在"));

3. 转换与过滤 `Optional` 中的值

3.1 `map(Function<? super T, ? extends U> mapper)`

对 Optional 中的值进行转换，返回新的 Optional。

Optional<String> upperCaseName = name.map(String::toUpperCase);
upperCaseName.ifPresent(System.out::println); // 输出: ALICE

3.2 `flatMap(Function<? super T, Optional<U>> mapper)`

用于处理嵌套的 Optional，避免嵌套结构。

Optional<Optional<String>> nested = Optional.of(name);
Optional<String> flattened = nested.flatMap(o -> o); // 展平为 Optional<String>

3.3 `filter(Predicate<? super T> predicate)`

根据条件过滤值，若条件不满足，返回空的 Optional。

Optional<String> longName = name.filter(n -> n.length() > 5);
longName.ifPresent(System.out::println); // 若 name 为 "Alice"（长度 5），不输出

4. 链式操作示例

结合 map、filter 和 orElse 实现链式调用：

Optional<User> user = getUser();
String city = user.map(User::getAddress).map(Address::getCity).orElse("Unknown City");
System.out.println("城市: " + city);

5. `Optional` 的最佳实践

✅ 推荐做法

方法返回值处理
当方法可能返回 null 时，返回 Optional<T> 而不是 null。
```
public Optional<User> findUserById(String id) {// ...
}
```

链式操作替代嵌套判断
用 map 和 flatMap 替代多层 if-else。

// 传统方式
User user = getUser();
if (user != null) {Address address = user.getAddress();if (address != null) {System.out.println(address.getCity());}
}// 使用 Optional
Optional.ofNullable(user).map(User::getAddress).map(Address::getCity).ifPresent(System.out::println);

提供默认值
使用 orElse 或 orElseGet 处理缺失值。

String name = Optional.ofNullable(user).map(User::getName).orElse("Guest");

⚠️ 常见误区

不要用 Optional 声明类字段
Optional 不适合用作类的字段，因为序列化和反序列化可能存在问题。
```
// ❌ 不推荐
private Optional<String> name;
```

避免滥用 get()
直接调用 get() 前必须检查值是否存在。

// ❌ 错误
String name = optional.get(); // ✅ 正确
String name = optional.orElseThrow(() -> new RuntimeException("值不存在"));

不要过度使用 Optional
仅在明确“值可能缺失”的场景使用，避免过度设计。

// ❌ 不推荐
public Optional<String> getName() { ... }// ✅ 推荐
public String getName() { return Optional.ofNullable(...).orElse(""); }

6. `Optional` 与 `Stream` 的结合

Optional 可以与 Stream 结合使用，处理集合中的空值：

List<Optional<String>> optionalNames = ...;
List<String> names = optionalNames.stream().filter(Optional::isPresent).map(Optional::get).collect(Collectors.toList());

7. 总结

方法	用途	示例
`of`	创建非空的 `Optional`	`Optional.of("Hello")`
`ofNullable`	创建允许为 `null` 的 `Optional`	`Optional.ofNullable(getName())`
`isPresent`	检查值是否存在	`optional.isPresent()`
`ifPresent`	若存在则执行操作	`optional.ifPresent(System.out::println)`
`orElse`	提供默认值	`optional.orElse("Default")`
`map`	转换值	`optional.map(String::toUpperCase)`
`flatMap`	展平嵌套的 `Optional`	`optional.flatMap(o -> o)`
`filter`	过滤值	`optional.filter(s -> s.length() > 5)`
`orElseThrow`	若无值则抛出异常	`optional.orElseThrow(() -> new RuntimeException("无值"))`