Java8新特性之空指针异常的克星Optional类的实现

前言

在 Java 中，我们经常会遇到空指针异常（NullPointerException），尤其是在处理数据集合或者从接口返回数据时，如果拿到了 null 值，程序就会抛出异常。

Java 8 中提供了一个克星空指针异常的类 Optional，它可以有效地解决 null 值的问题。

Optional 类详解

Optional 类是 Java 8 中引入的一个类，目的是用来解决空指针异常的问题。它可以包含一个非空的值，也可以表示不存在值（null）。

构造 Optional 对象

创建空 Optional 对象

如果我们要表示一个 null 值的 Optional 对象，可以使用静态方法 empty() 来创建一个空的 Optional 对象，如下：

Optional<Car> optCar = Optional.empty();

这里的 Car 是一个类名，表示 Optional 中要包含的类型。

创建包含非 null 值的 Optional 对象

如果我们要表示一个非 null 值的 Optional 对象，可以通过它的 of() 方法，将一个非 null 的值打包为 Optional 对象，如下：

Car car = new Car();
Optional<Car> optCar = Optional.of(car);

如果我们试图将一个 null 的值打包为 Optional 对象，会抛出 NullPointerException 异常。

创建允许 null 值的 Optional 对象

如果我们要表示一个允许空值的 Optional 对象，可以通过 ofNullable() 方法，将一个可能为空的值打包为 Optional 对象，如下：

Car car = null;
Optional<Car> optCar = Optional.ofNullable(car);

获取 Optional 对象中的值

获取包含的值

我们可以通过 get() 方法，从 Optional 对象中获取包含的值，如下：

Optional<Car> optCar = Optional.ofNullable(car);
Car car = optCar.get();

如果 Optional 中不包含任何值，那么 get() 方法会抛出 NoSuchElementException 异常。

判断是否包含值

我们可以通过 isPresent() 方法，判断 Optional 对象中是否包含非空的值，如下：

Optional<Car> optCar = Optional.ofNullable(car);
if(optCar.isPresent()) {
    Car car = optCar.get();
} else {
    // 处理 Optional 中没有值的情况
}

获取包含的值或默认值

我们可以使用 orElse() 方法，如果 Optional 对象中包含值，则返回该值，否则返回一个默认值，如下：

Optional<Car> optCar = Optional.ofNullable(car);
Car car = optCar.orElse(new Car("unknown"));

利用 Optional 类处理空指针异常

我们经常会遇到这样一种情况，在判断某个对象是否为空时，使用 if 判断，然后在 if 代码块中进一步处理，如下：

if(car != null) {
    Engineer engineer = car.getEngineer();
    if(engineer != null) {
        String name = engineer.getName();
        if(name != null) {
            System.out.println(name.toUpperCase());
        }
    }
}

这段代码是有问题的，如果任何一个对象为 null 的话，程序就会抛出空指针异常。而利用 Optional 类可以轻松地解决这个问题，示例如下：

Optional.ofNullable(car)
    .map(Car::getEngineer)
    .map(Engineer::getName)
    .ifPresent(name -> System.out.println(name.toUpperCase()));

这段代码中，首先利用 ofNullable() 方法创建一个 Optional 对象，然后使用 map() 方法对该对象进行映射，最后使用 ifPresent() 方法判断 Optional 对象中是否包含值，并在存在值的情况下打印该值。

总结

Optional 类是 Java 8 中克星空指针异常的一种解决方案。它的设计思想是将值包装成 Optional 对象，这样我们就可以使用 Optional 对象的方法来解决 null 值的问题。使用 Optional 类对空指针异常进行处理，能够让我们的代码更加安全、健壮。

示例一：

Person person = null;
Optional.ofNullable(person)
    .map(Person::getAddress)
    .map(Address::getStreet)
    .ifPresent(System.out::println);

// 当 person 为 null 时，不会抛出空指针异常，直接输出 null

示例二：

List<String> list = null;
List<String> result = Optional.ofNullable(list)
    .orElse(Collections.emptyList());

// 当 list 为 null 时，返回一个空的列表