JAVA8如何用Optional解决NPE问题详解

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 引言

NPE(NullPointerException)是调试程序最常见的异常。google一下有很多关于方法到底应该返回null还是new一个空对象的讨论。

在文章的开头，先说下NPE问题，NPE问题就是，我们在开发中经常碰到的NullPointerException.假设我们有两个类，他们的UML类图如下图所示

在这种情况下，有如下代码：

user.getAddress().getProvince(); 

这种写法，在user为null时，是有可能报NullPointerException异常的。为了解决这个问题，于是采用下面的写法：

if(user!=null){ 
 Address address = user.getAddress(); 
 if(address!=null){ 
 String province = address.getProvince(); 
 } 
} 

 这种写法是比较丑陋的，为了避免上述丑陋的写法，让丑陋的设计变得优雅。JAVA8提供了Optional类来优化这种写法，接下来的正文部分进行详细说明

API介绍

先介绍一下API，与其他文章不同的是，本文采取类比的方式来讲，同时结合源码。而不像其他文章一样，一个个API罗列出来，让人找不到重点。

(1)Optional(T value),empty(),of(T value),ofNullable(T value)

这四个函数之间具有相关性，因此放在一组进行记忆。

先说明一下，Optional(T value)，即构造函数，它是private权限的，不能由外部调用的。其余三个函数是public权限，供我们所调用。那么，Optional的本质，就是内部储存了一个真实的值，在构造的时候，就直接判断其值是否为空。好吧，这么说还是比较抽象。直接上Optional(T value)构造函数的源码，如下图所示

那么，of(T value)的源码如下：

public static <T> Optional<T> of(T value) { 
 return new Optional<>(value); 
 } 

 也就是说of(T value)函数内部调用了构造函数。根据构造函数的源码我们可以得出两个结论:

(1)通过of(T value)函数所构造出的Optional对象，当Value值为空时，依然会报NullPointerException。

(2)通过of(T value)函数所构造出的Optional对象，当Value值不为空时，能正常构造Optional对象。

除此之外呢，Optional类内部还维护一个value为null的对象，大概就是长下面这样的

public final class Optional<T> { 
 //省略.... 
 private static final Optional<?> EMPTY = new Optional<>(); 
 private Optional() { 
 this.value = null; 
 } 
 //省略... 
 public static<T> Optional<T> empty() { 
 @SuppressWarnings("unchecked") 
 Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY; 
 return t; 
 } 
} 

 那么，empty()的作用就是返回EMPTY对象。

好了铺垫了这么多，可以说ofNullable(T value)的作用了，上源码：

public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) { 
return value == null ? empty() : of(value); 
} 

 相比较of(T value)的区别就是，当value值为null时，of(T value)会报NullPointerException异常;ofNullable(T value)不会throw Exception，ofNullable(T value)直接返回一个EMPTY对象。

那是不是意味着，我们在项目中只用ofNullable函数而不用of函数呢?

不是的，一个东西存在那么自然有存在的价值。当我们在运行过程中，不想隐藏NullPointerException。而是要立即报告，这种情况下就用Of函数。但是不得不承认，这样的场景真的很少。博主也仅在写junit测试用例中用到过此函数。

(2)orElse(T other)，orElseGet(Supplier other)和orElseThrow(Supplier exceptionSupplier)

这三个函数放一组进行记忆，都是在构造函数传入的value值为null时，进行调用的。orElse和orElseGet的用法如下所示，相当于value值为null时，给予一个默认值:

@Test 
public void test() { 
 User user = null; 
 user = Optional.ofNullable(user).orElse(createUser()); 
 user = Optional.ofNullable(user).orElseGet(() -> createUser()); 
   
} 
  
public User createUser(){ 
 User user = new User(); 
 user.setName("zhangsan"); 
 return user; 
} 

 这两个函数的区别：当user值不为null时，orElse函数依然会执行createUser()方法，而orElseGet函数并不会执行createUser()方法，大家可自行测试。

至于orElseThrow，就是value值为null时,直接抛一个异常出去，用法如下所示：

User user = null; 
Optional.ofNullable(user).orElseThrow(()->new Exception("用户不存在")); 

 (3) map(Function mapper)和flatMap(Function mapper)

这两个函数放在一组记忆，这两个函数做的是转换值的操作。

直接上源码,如下：

public final class Optional<T> { 
 //省略.... 
  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)); 
  } 
 } 
 //省略... 
  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)); 
  } 
 } 
} 

这两个函数，在函数体上没什么区别。唯一区别的就是入参，map函数所接受的入参类型为Function，而flapMap的入参类型为Function。

在具体用法上，对于map而言:

public class User { 
 private String name; 
 public String getName() { 
  return name; 
 } 
} 

String city = Optional.ofNullable(user).map(u-> u.getName()).get(); 

public class User { 
 private String name; 
 public Optional<String> getName() { 
  return Optional.ofNullable(name); 
 } 
} 

String city = Optional.ofNullable(user).flatMap(u-> u.getName()).get(); 

public final class Optional<T> { 
 //省略.... 
 public boolean isPresent() { 
  return value != null; 
 } 
 //省略... 
 public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) { 
  if (value != null) 
   consumer.accept(value); 
 } 
} 

if (user != null){ 
 // TODO: do something 
} 

User user = Optional.ofNullable(user); 
if (Optional.isPresent()){ 
 // TODO: do something 
} 

Optional.ofNullable(user).ifPresent(u->{ 
   // TODO: do something 
  }); 

public final class Optional<T> { 
 //省略.... 
 Objects.requireNonNull(predicate); 
  if (!isPresent()) 
   return this; 
  else 
   return predicate.test(value) ? this : empty(); 
} 

Optional<User> user1 = Optional.ofNullable(user).filter(u -> u.getName().length()<6); 

public String getCity(User user) throws Exception{ 
  if(user!=null){ 
   if(user.getAddress()!=null){ 
    Address address = user.getAddress(); 
    if(address.getCity()!=null){ 
     return address.getCity(); 
    } 
   } 
  } 
  throw new Excpetion("取值错误");  
 } 

public String getCity(User user) throws Exception{ 
 return Optional.ofNullable(user) 
     .map(u-> u.getAddress()) 
     .map(a->a.getCity()) 
     .orElseThrow(()->new Exception("取指错误")); 
} 

if(user!=null){ 
 dosomething(user); 
} 

Optional.ofNullable(user) 
  .ifPresent(u->{ 
  dosomething(u); 
  }); 

public User getUser(User user) throws Exception{ 
 if(user!=null){ 
  String name = user.getName(); 
  if("zhangsan".equals(name)){ 
   return user; 
  } 
 }else{ 
  user = new User(); 
  user.setName("zhangsan"); 
  return user; 
 } 
} 

ublic User getUser(User user) { 
 return Optional.ofNullable(user) 
     .filter(u->"zhangsan".equals(u.getName())) 
     .orElseGet(()-> { 
      User user1 = new User(); 
      user1.setName("zhangsan"); 
      return user1; 
     }); 
} 

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