null 不好,我真的推荐你使用 Optional

“Null 很糟糕.” – Doug Lea。

Doug Lea 是一位美国的计算机科学家,他是 Java 平台的并发和集合框架的主要设计者之一。他在 2014 年的一篇文章中说过:“Null sucks.”1,意思是 null 很糟糕。他认为 null 是一种不明确的表示,它既可以表示一个值不存在,也可以表示一个值未知,也可以表示一个值无效。这样就会导致很多逻辑错误和空指针异常,给程序员带来很多麻烦。他建议使用 Optional 类来封装可能为空的值,从而提高代码的可读性和健壮性。

“发明 null 引用是我的十亿美元错误。” – Sir C. A. R. Hoare。

Sir C. A. R. Hoare 是一位英国的计算机科学家,他是快速排序、Hoare 逻辑和通信顺序进程等重要概念的发明者。他在 2009 年的一个软件会议上道歉说:“I call my billion-dollar mistake. It was the invention of the null reference in 1965.”,意思是他把 null 引用称为他的十亿美元错误。他说他在 1965 年设计 ALGOL W 语言时,引入了 null 引用的概念,用来表示一个对象没有指向任何对象。他当时认为这是一个很简单和自然的想法,但后来发现这是一个非常糟糕的设计,因为它导致了无数的错误、漏洞和系统崩溃。他说他应该使用一个特殊的对象来表示空值,而不是使用 null。

自作者从事 Java 一来,就与 null 引用相伴,与 NullPointerException 相遇已经是家常便饭了。

null 引用是一种表示一个对象变量没有指向任何对象的方式,它是 Java 语言中的一个特殊值,也是导致空指针异常(NullPointerException)的主要原因。虽然 null 引用可以用来表示一个值不存在或未知,也可以用来节省内存空间。但是它也不符合面向对象的思想,因为它不是一个对象,不能调用任何方法或属性。

可以看到,null 引用并不好,我们应该尽量避免使用 null,那么我们该怎么避免 null 引用引起的逻辑错误和运行时异常嘞?

其实这个问题 Java 的设计者也知道,于是他们在 Java8 之后设计引入了 Optional 类解决这个问题,本文将给大家详细介绍下 Optional 类的设计目的以及使用方法。

null 不好,我真的推荐你使用 Optional

Optional 类是什么?

Optional 类是 java 8 中引入的一个新的类,它的作用是封装一个可能为空的值,从而避免空指针异常(NullPointerException)。Optional 类可以看作是一个容器,它可以包含一个非空的值,也可以为空。Optional 类提供了一些方法,让我们可以更方便地处理可能为空的值,而不需要显式地进行空值检查或者使用 null。

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Optional 类的设计

Optional 类的设计是基于函数式编程的思想,它借鉴了 Scala 和 Haskell 等语言中的 Option 类型。Optional 类实现了 java.util.function 包中的 Supplier、Consumer、Predicate、Function 等接口,这使得它可以和 lambda 表达式或者方法引用一起使用,形成更简洁和优雅的代码。

Optional 类被 final 修饰,因此它是一个不可变的类,它有两个静态方法用于创建 Optional 对象。

Optional.empty()

Optional.empty 表示一个空的 Optional 对象,它不包含任何值。

Optional.of(T value)

Optional.of 表示一个非空的 Optional 对象,它包含一个非空的值。

Optional.ofNullable(T value)

注意,如果我们使用 Optional.of 方法传入一个 null 值,会抛出 NullPointerException。如果我们不确定一个值是否为空,可以使用 Optional.ofNullable 方法,它会根据值是否为空,返回一个相应的 Optional 对象。例如:

Optional 对象的使用方法

Optional 对象提供了一些方法,让我们可以更方便地处理可能为空的值,而不需要显式地进行空值检查或者使用 null。以下是一些常用的方法。

isPresent()

判断 Optional 对象是否包含一个非空的值,返回一个布尔值。

get()

如果 Optional 对象包含一个非空的值,返回该值,否则抛出 NoSuchElementException 异常。

如果 Optional 对象包含一个非空的值,执行给定的消费者操作,否则什么也不做。

orElse(T other)

如果 Optional 对象包含一个非空的值,返回该值,否则返回给定的默认值。

如果 Optional 对象包含一个非空的值,返回该值,否则返回由给定的供应者操作生成的值。

如果 Optional 对象包含一个非空的值,返回该值,否则抛出由给定的异常供应者操作生成的异常。

如果 Optional 对象包含一个非空的值,对该值应用给定的映射函数,返回一个包含映射结果的 Optional 对象,否则返回一个空的 Optional 对象。

如果 Optional 对象包含一个非空的值,对该值进行 mapper 参数操作,返回新的 Optional 对象,否则返回一个空的 Optional 对象。

如果 Optional 对象包含一个非空的值,并且该值满足给定的谓词条件,返回包含该值的 Optional 对象,否则返回一个空的 Optional 对象。

Java 9 中 Optional 改进

Java 9 中 Optional 类有了一些改进,主要是增加了三个新的方法,分别是 stream()、ifPresentOrElse() 和 or()。这些方法可以让我们更方便地处理可能为空的值,以及和流或其他返回 Optional 的方法结合使用。我来详细讲解一下这些方法的作用和用法。

stream()

这个方法可以将一个 Optional 对象转换为一个 Stream 对象,如果 Optional 对象包含一个非空的值,那么返回的 Stream 对象就包含这个值,否则返回一个空的 Stream 对象。这样我们就可以利用 Stream 的各种操作来处理 Optional 的值,而不需要显式地判断是否为空。我们可以用 stream() 方法来过滤一个包含 Optional 的列表,只保留非空的值,如下所示:

这个方法可以让我们在 Optional 对象包含值或者为空时,执行不同的操作。它接受两个参数,一个是 Consumer 类型的 action,一个是 Runnable 类型的 emptyAction。如果 Optional 对象包含一个非空的值,那么就执行 action.accept(value),如果 Optional 对象为空,那么就执行 emptyAction.run()。这样我们就可以避免使用 if-else 语句来判断 Optional 是否为空,而是使用函数式编程的方式来处理不同的情况。我们可以用 ifPresentOrElse() 方法来打印 Optional 的值,或者提示不可用,如下所示 :

这个方法可以让我们在 Optional 对象为空时,返回一个预设的值。它接受一个 Supplier 类型的 supplier,如果 Optional 对象包含一个非空的值,那么就返回这个 Optional 对象本身,如果 Optional 对象为空,那么就返回 supplier.get() 返回的 Optional 对象。这样我们就可以避免使用三元运算符或者其他方式来设置默认值,而是使用函数式编程的方式来提供备选值。我们可以用 or() 方法来设置 Optional 的默认值,如下所示:

为什么我推荐你使用 Optional 类

最后我总结一下使用 Optional 类的几个好处:

  1. 可以避免空指针异常,提高代码的健壮性和可读性。
  2. 可以减少显式的空值检查和 null 的使用,使代码更简洁和优雅。
  3. 可以利用函数式编程的特性,实现更灵活和高效的逻辑处理。
  4. 可以提高代码的可测试性,方便进行单元测试和集成测试。

总之,Optional 类是一个非常有用的类,它可以帮助我们更好地处理可能为空的值,提高代码的质量和效率。所以我强烈推荐你在 Java 中使用 Optional 类,你会发现它的魅力和好处。

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