Java Optional 全面解析：为什么使用 Optional？如何正确使用 Optional？

当我们的 Java 程序中需要处理 null 值的时候，Java Optional 是一个非常有用的工具类，它在 Java 8 中被引入，为我们提供了更好的解决方案。本文将介绍 Java Optional 的用法和示例代码。

一、什么是 Java Optional

Java Optional 是一个可以包含 null 或者非 null 值的容器。它是一个类，提供了一些方法用于安全地处理可能为 null 的值。

Java Optional 类有两个子类：Optional 和 OptionalDouble。Optional 是一个泛型类，可以包含任意类型的对象。而 OptionalDouble 是一个针对 double 类型的特殊 Optional 类。除此之外，Java 还提供了 OptionalInt 和 OptionalLong 两个类，用于处理 int 和 long 类型的 null 值。

在 Java 8 之前，我们可能经常看到一个空值异常（NullPointerException）在我们的代码中出现。这通常是因为我们的代码试图使用一个空对象引用。例如：

String name = null;
System.out.println(name.length());

在这个例子中，变量 name 为空，因此我们尝试调用 length() 方法时会出现空指针异常。

为了解决这个问题，Java 8 引入了 Optional 类型。

Optional 是一个包含可选值的对象容器，可以防止我们在应用程序中使用 null 值。Optional 对象可以包含一个非空值，也可以是空的。

二、如何使用 Optional？

Optional 类型有几种不同的用法，其中一些是：

创建 Optional 对象

我们可以使用静态方法 of() 创建一个 Optional 对象，该对象包含一个非空值。

例如，要创建一个包含字符串 "hello" 的 Optional 对象，可以使用以下代码：

Optional<String> optional = Optional.of("hello");

我们还可以使用静态方法 ofNullable() 创建 Optional 对象。与 of() 不同的是，如果传递的值为空，ofNullable() 方法将创建一个空的 Optional 对象。

Optional<String> optional = Optional.ofNullable(null);

检查 Optional 对象是否包含值

我们可以使用 isPresent() 方法检查 Optional 对象是否包含值。如果包含，isPresent() 方法将返回 true，否则返回 false。

Optional<String> optional = Optional.of("hello");
if (optional.isPresent()) {
    System.out.println("value is present");
} else {
    System.out.println("value is absent");
}

获取 Optional 对象的值

我们可以使用 get() 方法从 Optional 对象中获取值。如果 Optional 对象不包含值，get() 方法将抛出 NoSuchElementException 异常。

Optional<String> optional = Optional.of("hello");
String value = optional.get();
System.out.println(value);

避免使用 get() 方法，因为这可能会引发异常。相反，我们可以使用 orElse() 方法提供一个默认值，以便在 Optional 对象不包含值时返回。

Optional<String> optional = Optional.ofNullable(null);
String value = optional.orElse("default");
System.out.println(value);

链式调用 Optional 对象

Optional 类型还提供了很多方便的方法来对 Optional 对象进行链式调用。例如，我们可以使用 map() 方法将 Optional 对象中的值转换为其他类型。

Optional<String> optional = Optional.of("hello");
Optional<Integer> length = optional.map(String::length);
System.out.println(length.get());

我们还可以使用 flatMap() 方法将 Optional 对象转换为另一个 Optional 对象。

Optional<String> optional = Optional.of("hello");
Optional<String> result = optional.flatMap(value -> Optional.of(value.toUpperCase()));
System.out.println(result.get());

三、Java Optional 的常用方法

Java Optional 类提供了很多实用的方法，这里我们介绍其中的一些。

ofNullable() 方法

ofNullable() 方法接受一个对象作为参数，如果该对象为 null，它会返回一个空的 Optional 对象。否则，它会将对象包装在 Optional 容器中。

下面是一个示例代码：

String str = null;
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(str);

isPresent() 方法

isPresent() 方法用于检查 Optional 对象中是否存在非 null 的值。如果存在，它会返回 true，否则返回 false。

下面是一个示例代码：

String str = "Hello World";
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(str);
if (optional.isPresent()) {
    System.out.println("String value: " + optional.get());
}

ifPresent() 方法

ifPresent() 方法用于检查 Optional 对象中是否存在非 null 的值。如果存在，它会执行指定的操作，否则不执行。

下面是一个示例代码：

String str = "Hello World";
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(str);
optional.ifPresent(s -> System.out.println("String value: " + s));

orElse() 方法

orElse() 方法用于在 Optional 对象为空时返回一个默认值。如果 Optional 对象不为空，它会返回 Optional 对象中的值。

下面是一个示例代码：

String str = null;
String defaultValue = "Default Value";
String value = Optional.ofNullable(str).orElse(defaultValue);
System.out.println("String value: " + value);

map() 方法

map() 方法用于将 Optional 对象中的值通过指定的映射函数转换成另外一种类型。

下面是一个示例代码：

String str = "Hello World";
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(str);
Optional<Integer> lengthOptional = optional.map(String::length);
lengthOptional.ifPresent(length -> System.out.println("String length: " + length));

filter() 方法

filter() 方法用于对 Optional 对象中的值进行过滤。如果满足指定的条件，它会返回 Optional 对象，否则返回空的 Optional 对象。

下面是一个示例代码：

import java.util.Optional;

class User {
    private String name;
    private int age;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

public class OptionalFilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        User user = new User("John", 30);
        Optional<User> optionalUser = Optional.of(user);

        Optional<User> filteredUser = optionalUser.filter(u -> u.getAge() >= 18);

        if (filteredUser.isPresent()) {
            System.out.println(filteredUser.get().getName() + " is an adult.");
        } else {
            System.out.println("No adult user found.");
        }
    }
}