1、前言

作为一名Java程序员，无论是初入茅庐的菜鸟，还是久经江湖的高手，曾经肯定遭遇过各种各样的异常错误。在国外的一篇文章中，就统计了关于异常类型的排行榜，如下图：

是的，你没有看错，NullPointerException位居榜首。

Null Reference的发明者Charles Antony Richard Hoare说过：“我称之为我的十亿美元错误。这是1965年发明空引用的结果……这导致了无数的错误，漏洞和系统崩溃，在最近40年中可能造成十亿美元的痛苦和破坏。”

这看起来有些夸张，但毫无争议的是NullPointerException简直就是程序员心中的痛，并不是说它有多难以解决，而是为了解决它我们需要再付出了额外代价。

还记得当初刚入行时候的你，三天两头碰到NullPointerException而引发的bug，解决完一个，又在另一个地方遇到。这也慢慢让你懂得，不要相信任何“对象”，特别是别人提供给你的，在使用的地方都加上判断，这样就放心多了。于是代码通常就变成了下面这样：

String name = "Unknown";
if (null != people) {
	if (null != people.getName()) {
    	name = people.getName();
    }
}
return name;

这样处理，虽然不用担心NullPointerException了，但是过多的判断语句着实让人头皮发麻，代码变得臃肿不堪。如果对象过于复杂，对象里面还有对象等等，你还要继续逐层判断么？

令人兴奋的是，JDK1.8引入了一个新类java.util.Optional<T>,凭借Optional类提供的API，我们再也不用担心NullPointerException了，更不会再去写那些烦人的判断啦。

2、Optional类

举例来说，使用新类意味着，如果你知道一个人可能有也可能没有车，那么Person类内部的car变量就不应该声明为Car，遭遇某人没有车时把null引用赋值给它，而是应该像下图这样直接将其声明为Optional<Car>类型。

变量存在时，Optional类只是对类简单封装。变量不存在时，缺失的值会被建模成一个“空”的Optional对象，由方法Optional.empty()返回。Optional.empty()方法是一个静态工厂方法，它返回Optional类的特定单一实例。

Optional，本质上是一个容器对象，拥有一个非空值或空值，需要我们将对象实例传入该容器中。如果值存在，Optional.isPresent()方法返回true，并通过Optional.get()方法获取值。

Optional的构造方法为private，无法直接使用new来创建Optional对象，只能使用Optional提供的静态方法创建。

Optional提供的创建方法如下：

• Optional.of(obj)：如果对象为 null，将会抛出NullPointerException。
• Optional.ofNullable(obj)：如果对象为 null，将会创建不包含值的 EMPTY Optional对象实例（new Optional<>()）。
• Optional.empty() ：等同于 Optional.ofNullable(null)。

其中，源码片段如下：

/**
 * Constructs an instance with the value present.
 *
 * @param value the non-null value to be present
 * @throws NullPointerException if value is null
 */
private Optional(T value) {
    this.value = Objects.requireNonNull(value);
}

……

/**
 * Returns an {@code Optional} with the specified present non-null value.
 *
 * @param <T> the class of the value
 * @param value the value to be present, which must be non-null
 * @return an {@code Optional} with the value present
 * @throws NullPointerException if value is null
 */
public static <T> Optional<T> of(T value) {
    return new Optional<>(value);
}

/**
 * Returns an {@code Optional} describing the specified value, if non-null,
 * otherwise returns an empty {@code Optional}.
 *
 * @param <T> the class of the value
 * @param value the possibly-null value to describe
 * @return an {@code Optional} with a present value if the specified value
 * is non-null, otherwise an empty {@code Optional}
 */
public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
    return value == null ? empty() : of(value);
}

/**
 * Common instance for {@code empty()}.
 */
private static final Optional<?> EMPTY = new Optional<>();

……

/**
 * Returns an empty {@code Optional} instance.  No value is present for this
 * Optional.
 *
 * @apiNote Though it may be tempting to do so, avoid testing if an object
 * is empty by comparing with {@code ==} against instances returned by
 * {@code Option.empty()}. There is no guarantee that it is a singleton.
 * Instead, use {@link #isPresent()}.
 *
 * @param <T> Type of the non-existent value
 * @return an empty {@code Optional}
 */
public static<T> Optional<T> empty() {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;
    return t;
}

强烈建议使用Optional.ofNullable(obj)方法，来创建Optional对象，并获取对应值。

3、Optional的使用

到目前为止，你已经知道Optional的好处了吧，但是，我们该如何使用呢?

使用可接受null的Optional对象，即：使用静态工程方法Optional.ofNullable(obj),创建一个可以允许null值的Optional对象：

Optional<People> optional = Optional.ofNullable(people);

即使people是null，optional对象也就是个空对象。

如果people不为null，根据Optional.isPresent()方法返回true，并通过Optional.get()方法获取值。

为了避免NPE，Optional.isPresent()方法已经对null进行了判断，若存在返回true。

People p = null;
if (optional.isPresent()) {
    p = optional.get();
}

看到这里，你可能会发现这与null判断检查并无差异。

后来接触到Optional其他API，我才发现真正体现它价值的是下面这些API。

3.1 Optional.map

从对象中获取某个属性，是最常见的操作。比如，你可能需要从people对象中获取人名。在获取人名之前，你需要检查people对象是否为null，如下所示：

String name = null;
if (null != people) {
    name = people.getName();
}

使用Optional.map方法，可以这么写：

Optional<People> optional = Optional.ofNullable(people);
Optional<String> stringOptional = optional.map(People::getName);

3.2 Optional.orElse

当一个对象为 null 时，业务上通常可以设置一个默认值，从而使流程继续下去。

String name = null != people ? people.getName() : "Unknown";

或者抛出一个异常。

if (null != people.getName()) {
    throw new RuntimeException();
}

Optional 类提供两个方法 orElse 与 orElseThrow ，可以方便完成上面转化。

// 设置默认值
String name = optional.orElse(new People("Unknown")).getName();
// 抛出异常
String name = optional.orElseThrow(RuntimeException::new).getName();

如果 optional 为空，提供默认值或抛出异常。

3.3 Optional.filter

你经常需要调用某个对象的方法，查看它的某些属性。比如，你可能需要检查人名是否为“xcbeyond”。为了以一种安全的方式进行这些操作，你首先需要判断people对象是否为null，再调用它的方法getName，如下所示：

if (null != people && "xcbeyond".equals(people.getName())) {
	System.out.println("ok");
}

使用Optional类提供的方法filter，可以很好的重构：

optional.filter(people1 -> "xcbeyond".equals(people.getName()))
		.ifPresent(x -> System.out.print("ok"));

4、Optional重构代码

让我们一起再看看文章开头的代码：

String name = "Unknown";
if (null != people) {
	if (null != people.getName()) {
    	name = people.getName();
    }
}
return name;

在知道了Optional之后，进行代码重构：

Optional<People> optional = Optional.ofNullable(people);
return optional.map(People::getName).orElse("Unknown");

结合Optional、Lambda表达式，可以明显看到重构之后，使得代码更加流畅连贯，并且提高代码整体可读性。

参考文章：

1.https://dzone.com/articles/the-top-10-exception-types-in-production-java-appl

2.《Java 8实战》