Java8里Optional类

Java 8 引入的 Optional 类是一个容器对象，旨在更优雅地处理可能为 null 的值，从而减少空指针异常（NullPointerException）的风险。它通过显式地表示“值可能不存在”来鼓励开发者编写更健壮的代码。以下是 Optional 类的核心概念、用法和最佳实践：

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1. 主要用途

• 避免 null 检查：通过封装可能为 null 的值，强制调用者处理“值不存在”的情况。
• 链式调用：支持函数式风格的链式操作（如 map, filter, flatMap），简化代码逻辑。
• 明确意图：在方法返回值中明确表示“可能没有结果”，提高代码可读性。

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2. 创建 Optional 实例

• Optional.of(T value)
  创建一个非空的 Optional，若 value 为 null 会抛出 NullPointerException。

  Optional<String> opt = Optional.of("Hello"); // 非空
  

• Optional.ofNullable(T value)
  创建一个允许 null 的 Optional，若 value 为 null 则返回空容器。

  Optional<String> opt = Optional.ofNullable(null); // 可能为空
  

• Optional.empty()
  直接创建一个空的 Optional 对象。

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

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3. 常用方法及示例

3.1 检查值是否存在

• isPresent()
  判断 Optional 是否包含非空值。

  if (opt.isPresent()) {
      System.out.println(opt.get());
  }
  

• ifPresent(Consumer action)
  若值存在，执行传入的操作（避免显式 if 判断）。

  opt.ifPresent(System.out::println); // 值存在时打印
  

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3.2 获取值

• get()
  获取值，若值为 null 抛出 NoSuchElementException（需谨慎使用，通常优先选择其他方法）。

  String value = opt.get(); // 不安全，可能抛异常
  

• orElse(T defaultValue)
  值存在时返回值，否则返回默认值。

  String value = opt.orElse("default");
  

• orElseGet(Supplier supplier)
  延迟生成默认值，仅在需要时调用 Supplier。

  String value = opt.orElseGet(() -> expensiveOperation());
  

• orElseThrow(Supplier exceptionSupplier)
  值不存在时抛出指定异常。

  String value = opt.orElseThrow(() -> new CustomException("值不存在"));
  

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3.3 链式操作

• map(Function mapper)
  对值进行转换，返回新的 Optional。若原值为空，直接返回空 Optional。

  Optional<Integer> lengthOpt = opt.map(String::length);
  

• flatMap(Function> mapper)
  用于多层 Optional 嵌套的转换（避免 Optional>）。

  Optional<Address> addressOpt = userOpt.flatMap(User::getAddress);
  

• filter(Predicate predicate)
  根据条件过滤值，满足条件则保留，否则返回空 Optional。

  Optional<String> filtered = opt.filter(s -> s.length() > 3);
  

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4. 最佳实践

1. 避免直接使用 get()
   优先使用 orElse(), orElseGet(), orElseThrow() 等方法，减少 NoSuchElementException 风险。

2. 优先使用 ifPresent() 替代 isPresent()
   以函数式风格简化代码：

   // 传统方式
   if (opt.isPresent()) {
       doSomething(opt.get());
   }
   // 函数式方式
   opt.ifPresent(this::doSomething);
   

3. 不要滥用 Optional

   • 避免作为方法参数：会增加调用者复杂度，且无法保证调用者传递非空 Optional。
   • 避免作为类字段：Optional 未实现序列化，可能导致问题。
   • 集合类不需要包装：直接返回空集合（如 Collections.emptyList()）更合适。

4. 与 Stream API 结合
   Optional 可以无缝衔接 Stream，例如：

   list.stream()
       .map(Optional::ofNullable)
       .filter(Optional::isPresent)
       .map(Optional::get)
       .collect(Collectors.toList());
   

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5. 示例：传统 null 检查 vs Optional

// 传统方式（易出现深层嵌套）
public String getStreet(User user) {
    if (user != null) {
        Address address = user.getAddress();
        if (address != null) {
            return address.getStreet();
        }
    }
    return "Unknown";
}

// 使用 Optional（链式调用更清晰）
public String getStreet(User user) {
    return Optional.ofNullable(user)
            .flatMap(User::getAddressOpt) // 假设 getAddressOpt 返回 Optional

            .map(Address::getStreet)
            .orElse("Unknown");
}

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6. 注意事项

• 性能开销：Optional 是对象，频繁创建可能影响性能（但在大多数场景下可忽略）。
• 序列化不支持：Optional 未实现 Serializable，不适合作为类的字段。

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通过合理使用 Optional，可以显著提高代码的可读性和健壮性，减少潜在的 NullPointerException。但需结合场景权衡，避免过度设计。