Java Optional類簡介

在Java中，我們經常會遇到傳遞參數或返回值可能為空的情況，這就需要使用Optional類。Optional類是Java 8中引入的一個新特性，它可以明確告訴開發者某個方法或變量可能是空值（null），並提供了一些方法來避免空指針錯誤。

一、Optional類的背景

在Java中，我們經常會遇到某些變量或者方法的返回值可能為空的情況，對於這種情況程序員通常會採用如下方法：

public static String getName(User user) {
    if (user != null) {
        return user.getName();
    }
    return null;
}

這樣做看似沒有問題，但它有一個極大的缺點，那就是可能出現空指針錯誤。如果調用此方法時，傳入的user參數是null，那麼程序將會拋出NullPointerException異常。

為了避免這種情況的發生，我們通常會在方法的注釋中明確說明返回值可能為空，例如：

/**
* 獲取用戶姓名，可能為空
* @param user 用戶對象
* @return String
*/
public static String getName(User user)

但這樣的做法還是存在問題，因為它只是告訴調用者可能會出現null值，並沒有任何實際防止null的措施。

於是，Java 8中引入了Optional類解決這個問題。

二、Optional類的詳解

1、Optional類的定義

Optional類是一個可以為null值提供可選選擇的容器類，它最多只包含一個非null的值。Optional類的定義如下：

public final class Optional
    extends Object

Optional類是一個泛型類，其類型參數T表示optional對象可能包含的類型（例如：Optional<String>）。注意到，Optional是一個final類，因此無法被繼承。

2、Optional類的創建

創建Optional實例的方法有兩個：

• Optional.of(T value)：創建一個包含非空值的Optional。如果傳入的是null，將會拋出NullPointerException。
• Optional.empty()：創建一個空的Optional。

示例代碼：

Optional<String> optional1 = Optional.of("Hello");
Optional<String> optional2 = Optional.empty();

3、Optional類的判斷

Optional類提供了以下幾個判斷方法：

• isPresent()：如果Optional中包含非空值，返回true；否則返回false。
• ifPresent(Consumer<? super T> consumer)：如果Optional中包含非空值，執行給定的操作；否則什麼也不做。
• orElse(T other)：如果Optional中包含非空值，返回該值；否則返回傳入的默認值。
• orElseGet(Supplier<? extends T> supplier)：如果Optional中包含非空值，返回該值；否則返回由Supplier提供的默認值。
• orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)：如果Optional中包含非空值，返回該值；否則使用由Supplier提供的異常工廠方法拋出異常。

示例代碼：

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

// 判斷是否包含值
if (optional.isPresent()) {
    System.out.println(optional.get());
}

// 執行操作
optional.ifPresent(System.out::println);

// 獲取值或默認值
String str1 = optional.orElse("World");
String str2 = optional.orElseGet(() -> "World");

// 拋出異常
String str3 = optional.orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("no value exists"));

4、Optional類的轉換

Optional類提供了以下兩個轉換方法：

• map(Function<? super T, ? extends U> mapper)：如果Optional中包含非空值，對該值進行轉換並返回一個Optional包含轉換後的結果。否則返回空Optional。
• flatMap(Function<? super T, ? extends Optional<? extends U>> mapper)：如果Optional中包含非空值，對該值進行轉換並返回一個Optional包含轉換後的結果。否則返回空Optional。

示例代碼：

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

// 轉換
Optional<Integer> length = optional.map(String::length);

// 打印
length.ifPresent(System.out::println);

三、Java Optional的優缺點

1、Java Optional的優點

使用Java Optional類的好處有：

• 強製程序員進行null檢查，避免空指針異常。
• 代碼更容易閱讀，代碼的意義更清晰。
• 減少了條件語句的使用，提高代碼簡潔度。

2、Java Optional的缺點

Java Optional類的缺點有：

• 可能會導致性能下降。
• 需要更多的方法調用，可能增加代碼的複雜性。
• Java Optional類並不是萬能的，有些場景並不適合使用。

四、Java Optional的應用場景

Java Optional類的應用場景有：

• 方法返回值可能為空的情況，比如：Optional<User> getUser(String name)
• 給對象成員變量賦值時，比如：this.name = Optional.ofNullable(name).orElse("defaultName");
• 多個Optional對象的組合，比如：Optional<String> name = Optional.ofNullable(user).flatMap(User::getName);

五、總結

Java Optional類是Java 8中引入的一個新特性，它可以幫助程序員有效地避免空指針異常，並且提高代碼的簡潔度。在實際開發中，我們應該充分利用Java Optional類來寫出更加健壯、清晰的代碼。