Java8-Lambda編程[3] Optional接口

引言

Optional意為可選蹲嚣,我們前面已經(jīng)提及過,主要是為了替代null的使用祟牲,避免空指針異常(NullPointerException)的出現(xiàn)隙畜。譬如定義下面一個類A:

class A {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

如果我調(diào)用它的getName方法獲取name字段并進行后續(xù)操作,就將會發(fā)生異常说贝。因為我并沒有為A寫一個構(gòu)造方法议惰,所以name字段將會為空,如果此時對結(jié)果進行操作乡恕,比如調(diào)用length方法言询,將會拋出一個空指針異常,這就會很惱人傲宜。在沒有Optional接口之前运杭,我們常用的避免異常發(fā)生的方法是添加一個硬性檢查。

例4.0:
    String name=new A().getName;
    if(name!=null)
        System.out.println(name.length());

空城流云 Optional接口

上述代碼并不是一個美觀的寫法函卒,因為總是要在執(zhí)行命令前進行檢查辆憔,就好像套了一個try-catch塊一樣冗余丑陋。為了可以消除這樣的樣板代碼报嵌,J8提供了Optional接口虱咧,利用它可以寫出函數(shù)式風(fēng)格的代碼來,比如下面的變形锚国。

例4.1:
    Optional<A> oa=Optional.ofNullable(new A());
    oa.map(A::getName)
      .map(String::length)
      .ifPresent(System.out::println);

這樣的寫法看起來就好像是我們最先學(xué)過的Stream類的風(fēng)格腕巡,連方法名都很相似。我們一個一個來分析血筑,最上面的ofNullable工廠方法負(fù)責(zé)生產(chǎn)一個Optional<A>類型的對象绘沉,這樣的方法一共有三個煎楣,除了ofNullable還有of、和empty车伞。of方法接受一個A類型的參數(shù)转质,并將其裝箱成Optional<A>類型的對象,如果傳進來的參數(shù)為空帖世,則會直接拋出一個NullPointerException,確保被裝箱的對象非空(這里我姑且亂用“裝箱”和“拆箱”這兩個術(shù)語沸枯,因為Optional對象很像是把一個對象放到了箱子里日矫,當(dāng)然它也可能會是一個空箱子)。empty則正好相反绑榴,調(diào)用后直接生成一個內(nèi)容為空的Optional對象哪轿,這使得該對象的功能有點像null,但實際上差別很大翔怎,要不然Optional類還有什么意義呢窃诉?最后是我們上面使用的ofNullable方法,顧名思義赤套,就是可以傳進來一個可空的A類型參數(shù)飘痛,結(jié)合了上面兩個方法的功能,相比于of方法容握,此方法在傳入值為null為參數(shù)時并不會拋出異常宣脉,而是直接生成一個空內(nèi)容的Optional<A>對象。

生成Optional后剔氏,我們又繼續(xù)調(diào)用了一個為map的方法塑猖,它與Stream中的map方法很相似,都是對泛型對象進行映射谈跛。上例中我們按照A::getName方法所對應(yīng)的映射規(guī)則羊苟,將一個Optional<A>類型的對象映射成了一個Optional<String>類型的對象,緊接著又將其映射成了一個Optional<Integer>類型的對象感憾。除了map外蜡励,Optional還有filter和flatmap兩個方法與Stream很相似。filter很好理解阻桅,傳入一個Predicate類型的參數(shù)來對Optional對象進行所謂的篩選巍虫,如果符合條件就保持不變返回對象本身,否則將會返回一個空內(nèi)容的Optional鳍刷。flatMap也很好理解占遥,在Stream中它負(fù)責(zé)將映射后的對象整合成一個流,而在這里输瓜,它的作用是將Optional對象拆成一層包裝的形式瓦胎,比如對于下面這個類:

class B {
    private A a;

    public Optional<A> getA() {
        return Optional.of(a);
    }

如果我們想要獲取new B().getA().getName()芬萍,直接調(diào)用兩次map方法是不行的。因為我們?yōu)榱朔乐钩蓡Ta為null搔啊,進而導(dǎo)致空指針異常柬祠,使用了Optional<A>類型的返回值。因此直接對Optional<B>對象按照getA方法進行映射操作负芋,會得到一個Option<Option<A>>類型的對象漫蛔,拆箱后的結(jié)果是一個Optional<A>而不是A,所以無法按照getName方法進行映射旧蛾。為此我們需要使用flatMap莽龟,此方法會自動進行拆箱,得到一個只有一層包裝的Optional<A>對象锨天。譬如下面的代碼毯盈,通過flatMap及后續(xù)方法,獲取含有Name為字母“a”開頭字符串的A字段的B對象病袄。

例4.2:
    String s = Optional.ofNullable(new B())
            .flatMap(B::getA)
            .map(A::getName)
            .filter(str->str.startsWith("a"))
            .get();

這里我們先通過flatMap方法獲取了Optional<A>對象搂赋,在通過map方法獲取了Optional<String>對象,然后通過filter方法進行判斷益缠,如果箱內(nèi)的字符串不以字母“a”開頭脑奠,則返回一個空箱。上述代碼的最后我們調(diào)用了一個get方法幅慌,這是Optional類最常用的一個方法捺信,直接獲取箱內(nèi)的值,如果是空箱欠痴,則會返回null迄靠。如果我們想要對s進行標(biāo)準(zhǔn)輸出,那么我們會收到一條無此元素異常(NoSuchElementException)而不是空指針異常喇辽,不過是換了個異常名字掌挚,這使得Optional類看起來好像沒毛用,為了避免異常我們還是要進行“菩咨!=null”形式的判斷吠式,不過這次可以直接用Optional的方法來執(zhí)行。

例4.3:
    Optional<String> os = Optional.ofNullable(new B())
            .flatMap(B::getA)
            .map(A::getName)
            .filter(str->str.startsWith("a"))
            .ifPresent(System.out::println);

上述代碼中最后調(diào)用的就是我們一直留著沒講的ifPresent方法抽米,這個方法看名字也很好理解特占,它傳入一個Consumer類型的參數(shù),如果Optional對象存在內(nèi)容云茸,則消費里面的對象是目,即對其執(zhí)行Consumer中對應(yīng)的操作。此外還有一個類似的isPresent方法标捺,用于判斷箱內(nèi)是否為空懊纳。

Schr?dinger's null

有些人會類比于Stream的兩類方法揉抵,將map、flatMap嗤疯、filter歸為一類冤今,get、ifPresent茂缚、isPresent歸為一類戏罢,因為前者返回的是Optional類型的對象,可以進行級聯(lián)脚囊,而后者的返回值則是其他類型龟糕,只能用在級聯(lián)末尾。他們確實都很相似凑术,包括上一章的Collector與后面要講的CompleteFuture在內(nèi),在設(shè)計上都是想要體現(xiàn)一種Java8獨特的函數(shù)式編程風(fēng)格所意。

get方法很像Stream中的collect方法淮逊,會將Stream<T>中的元素收集為T收集或T數(shù)組,get則會將Optinal<T>轉(zhuǎn)化為T對象扶踊,前提是Optinal對象內(nèi)部的T對象不為null泄鹏。那么一旦T對象為null會怎樣呢,前面我們已經(jīng)說過get方法會拋出無此元素異常秧耗,這讓Optional類顯得很雞肋备籽。實際上get方法還有幾個兄弟,我一直藏著沒講分井,它們的名字叫做orElse车猬、orElseGet、orElseThrow尺锚。orElse方法傳入一個T類型的參數(shù)珠闰,當(dāng)內(nèi)容為空時返回該參數(shù)作為缺省值,orElseGet則傳入一個Supplier對象來提供缺省值瘫辩。orElseThrow則傳入一個Supplier用來生成要拋出的異常伏嗜,有了它我們對于空值就可以不再滿足于默認(rèn)的空指針異常以及get方法提供的無此元素異常,而可以定制自己的異常伐厌,這聽起來是不是很瘋狂呢承绸?畢竟有時候我們想要體驗J8的新功能,又需要拋出定制異常的獲取錯誤信息挣轨,那么就可以把二者結(jié)合起來军熏,使用Optional的orElseThrow方法來使代碼看起來更加有格調(diào)。

大試牛刀

學(xué)習(xí)了Optional接口所有的方法卷扮,我們就來實際運用一下羞迷,對下面的代碼進行一次變形界轩。直接在第一行就寫return會給人帶來非常爽快的感覺,下面的代碼看起來就像是函數(shù)式編程語言中的閉包衔瓮。

例4.4:
//命令式
public String getFirst(String s) {
    if (s != null)
        if (s.length() != 0)
            return s.substring(0, 1);
    return "空";
}
//函數(shù)式
public String _getFirst(String s){
    return Optional.ofNullable(s)
            .filter(str->str.length()!=0)
            .map(str->str.substring(0,1))
            .orElse("空");
}

小結(jié) 可選的Optional

說了這么多浊猾,可能還是有很多人想問,這個Optional到底有什么用呢热鞍,好像很雞肋不用也罷葫慎。就好比get方法,和我直接進行非空檢查相比能簡潔到哪里去呢薇宠,還要在外面在套一層Optional殼偷办,使代碼看起來更加繁瑣更加費解,而且不斷地拆箱裝箱也很煩人澄港,還不如用我以前學(xué)過的習(xí)慣性寫法椒涯。這個東西其實見仁見智,就好比匿名內(nèi)部類與Lambda表達式孰優(yōu)孰劣回梧,不同人有著不同的看法废岂。函數(shù)式風(fēng)格的代碼其實是一種思想,或者在這里也可以看成是一種設(shè)計模式狱意,比起以前那種冗長的命令式代碼湖苞,函數(shù)式代碼看起來更加清晰、玄妙详囤。至于這種風(fēng)格是否能夠長遠(yuǎn)的發(fā)展下去财骨,甚至廣泛取代傳統(tǒng)寫法,歷史自有定論藏姐,我等只需將這些新思想傳播開來隆箩,但并不會強制要求所有人都要接受,用與不用還是在于程序員自身的偏好羔杨。

最后讓我們再來看一串代碼摘仅,將兩個Optional拆箱運算后再返回一個Optional對象,這段代碼我就不講解了问畅,有興趣的讀者可以玩味一番娃属。

例4.5:
public Optional,String> concat(Optional<String>s1,Optional<String>s2){
    return s1.flatMap(str1->s2.map(str2->str1.concat(str2)));
}
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