null在Java中帶來的麻煩

我相信所有的Java程序猿一定都遇到過 NullPointerException ，空指針在Java程序中是最常見的，也是最煩人的；它讓我們很多程序猿產生了根深蒂固的感覺，所有可能產生空指針的地方都得加上 if-else 檢查，但是這帶給我們很多麻煩。

• Java本身是強類型的，但是null破壞了這個規則，它可以被賦值給任何對象

• Java的設計是讓程序猿對指針無感知，但是null指針是個例外

• 它會是代碼變得很臃腫，到處都充斥著 if-else 的空檢查，甚至是多層嵌套，代碼可讀性下降
• null本身毫無意義，表示不了 無

前兩點不需要特別的說明，后兩點舉個例子來說明一下：假如一個人擁有一個手機，每個手機都有生成廠商，每個廠商都會有個名字，用類表示的話：

public class Person { 
    private Phone phone; 
 
    public Phone getPhone() { 
        return phone; 
    } 
} 
 
public class Phone { 
    private Producer producer; 
 
    public Producer getProducer() { 
        return producer; 
    } 
} 
 
public class Producer { 
    private String name; 
 
    public String getName() { 
        return name; 
    } 
} 

在這個例子中，假如我們需要取到手機生成廠商的名字

public String getPhoneProducerName(Person person) { 
    return person.getPhone().getProducer().getName(); 
} 

由于不一定每個人都會有一個手機，所有在調用 getProducer() 時可能會出現 NullPointerException 。

一門設計語言本來就是來描述世界的，在這個事例中有的人有手機，有的人也可能沒有手機，所以在調用 person.getPhone() 返回的值就應該包含有和無這兩種情況，現在通過返回 null 來表示無，但是在調用 getProducer() 卻又會拋出異常，這樣就不太符合現實邏輯；所以把 null 來用來表示 無 不合適

在遇到這種情況通常的做法是做null檢查,甚至是每個地方可能發生null指針的做檢查。

public String getPhoneProducerName(Person person) { 
    if (person.getPhone() == null) { 
        return "無名字"; 
    } 
    if (person.getPhone().getProducer() == null) { 
        return "無名字"; 
    } 
    return person.getPhone().getProducer().getName(); 
} 

這里我已經試圖在減少代碼的層級，如果使用的是 if-else ，代碼的層級會更深，代碼可讀性下降。

Optional的簡單介紹

吐槽了那么多現狀的不好，現在可以祭出我們的解決方案了 Optional ；千呼萬喚始出來，猶抱琵琶半遮面；那 Optional 到底是個什么東西，我們一起來逐步解開它的面紗。

Optional 本身只是對對象的簡單包裝，如果對象為空，那么會構建一個空的 Optional ；這樣一來 Optional 就包含了存在和不存在兩個情況, 接下來可以看下上面的例子改過之后

public class Person { 
    private Optional<Phone> phone; 
 
    public Optional<Phone> getPhone() { 
        return phone; 
    } 
} 
 
public class Phone { 
    private Producer producer; 
 
    public Producer getProducer() { 
        return producer; 
    } 
} 
 
public class Producer { 
    private String name; 
 
    public String getName() { 
        return name; 
    } 
} 

由于有的人可能沒有手機，有的人有，所以 Phone 需要用 Optional 包裝起來；手機本身一定會有生產的廠商，廠商一定會有一個名字，所以這兩個不需要用 Optional 包裝起來。這里我們會發現使用了 Optional 會豐富代碼的語義，讓代碼更加符合現實。

而當我們在調用 phone.getProducer().getName() 的時候不需要做null指針的檢查，如果說在這里發生了 NullPointerException ，說明這里數據本身是有問題的，不符合現實，就應該讓問題暴露出來，而不是像上面的代碼一樣把問題掩蓋。

Optional的常用方法使用

1. Optional的創建方法

Optional<Person> empty = Optional.empty();  //申明一個空的Optional 
Optional<Person> person = Optional.of(new Person()); //包裝Person 
Optional<Person> person2 = Optional.of(null); //不允許的操作，傳入null 會拋出空指針異常 
Optional<Person> optionalPerson = Optional.ofNullable(null); //允許傳null, 返回一個空的Optional 

2. Optional值的獲取方式

• map、flatMap 首先我們重新定義一下Phone類，除了有生產廠商之外，還有個型號；

public class Phone { 
    private String model; 
    private Producer producer; 
 
    public Producer getProducer() { 
        return producer; 
    } 
    public String getModel() { 
        return model; 
    } 
} 

當我們需要獲取到手機的型號的時候可以這樣：

Optional<Phone> optionalPhone = Optional.of(new Phone()); 
Optional<String> model = optionalPhone.map(Phone::getModel); 

當我們需要通過Person對象獲取到Phone的型號，會想到這樣：

Optional<Person> optionalPerson = Optional.of(new Person()); 
optionalPerson.map(Person::getPhone).map(Phone::getModel); 

當我們寫出來的時候發現編譯器不能通過。是因為 Person::getPhone 返回的是一個 Optional<Phone> ，調用 optionalPerson.map(Person::getPhone) 返回的就是 Optional<Optional<Phone>> ，所以再 .map 的就無法拿到手機型號，那如何能夠讓返回的結果不是 Optional<Optional<Phone>> ，而是 Optional<Phone> 呢？

這里需要用到另一個方法 flatMap 。 flatMap 和 map 的區別，我在剛開始學習的時候，看到了網上的各種解釋都很繞，看的很暈，最后直接打開源碼來看，發現實現很簡單，很容易理解，來看下源碼：

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)); 
    } 
} 
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)); 
    } 
} 

map 方法在返回的時候會包裝一層 Optional ； flatMap 在返回的時候直接把函數的返回值返回了，函數的結果必須是 Optional ；那么在前面的例子中我們直接調用 flatMap 返回的結果就是 Optional<Phone>

Optional<Person> optionalPerson = Optional.of(new Person()); 
optionalPerson.flatMap(Person::getPhone).map(Phone::getModel); 

• 取出 Optional 中的值對象：get、orElse、orElseGet、orElseThrow、ifPresent

1. get() : 當你明確知道Optional中有值的話可以直接調用該方法，當Optional中沒有值是該方法會拋出異常 NoSuchElementException ;所以當如果存在空值的話建議就不要調用該方法，因為這樣和做null檢查就沒有區別了

2. orElse(T other) : 提供一個默認值，當值不存在是返回這個默認值

3. orElseGet(Supplier<? extends T> other) : 當值不存在的時候會調用supper函數，如果說返回這個默認值的邏輯較多，那么調用這個方法比較合適；

4. orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) : 當值為空時會拋出一個自定義的異常

5. ifPresent(Consumer<? super T> consumer) : 當值不為空是會調用 consumer 函數，如果值為空，那么這個方法什么都不做

• filter 過濾出滿足條件的對象 假如我們需要過濾出手機型號 IOS 的手機，并打印出型號，代碼如下：

Person person = new Person(Optional.of(new Phone("IOS"))); 
        Optional<Person> optionalPerson = Optional.of(person); 
        optionalPerson.flatMap(Person::getPhone) 
                .filter(phone -> "IOS".equals(phone.getModel())) 
                .map(Phone::getModel) 
                .ifPresent(System.out::println); 

1. 我們討論了null在Java程序的問題

2. 介紹Java8中引入了 Optional 來表示有和無的情況以及初始化的方式
3. 舉例說明了 Optional 中經常使用到的方法