喝咖啡休息#161。如何使用Optional在Java中處理Null

來源：Medium 本文將幫助您在使用 Java 程式碼時更好地理解Optional 的用途。 當我第一次開始使用 Java 程式碼時，常常有人建議我使用Optional。但當時我不太明白為什麼使用Optional比實現空值處理好。在這篇文章中，我想與大家分享為什麼我認為我們都應該更多地使用Optional，以及如何避免過度可選化你的程式碼，這對程式碼品質是不利的。

什麼是可選的？

Optional 參數用於攜帶物件並使空引用能夠由各種 API 處理。我們來看一下程式碼片段：

Coffee coffee = new Coffee();
Integer quantity = coffee.getSugar().getQuantity();

我們有一個Coffee實例，其中我們從Sugar物件的實例中取得一些糖。如果我們假設從未在Coffee建構函式中設定數量值，則Coffee.getSugar().getQuantity()將傳回NullPointerException。當然，我們總是可以使用舊的空檢查來解決問題。

Coffee coffee = new Coffee();
Integer quantity = 0;
if (coffee.getSugar() != null) {
  quantity = coffee.getSugar().getQuantity();
}

現在一切似乎都很好。但在編寫Java程式碼時，我們最好避免實作空檢查。讓我們看看如何使用Optional 來完成此操作。

如何建立可選

創建Optional物件的方法有3種：

• of(T value) — 可選非空物件的實例化。請注意，使用of()引用null物件將引發NullPointerException。

• ofNullable(T value) - 為可以為 null 的物件建立一個可選值。

• empty() - 建立一個表示對null 的參考的選用實例。

// пример использования Optional.of(T Value)
String name = "foo";
Optional<String> stringExample = Optional.of(name)
// пример использования Optional.ofNullable(T Value)
Integer age = null;
Optional<Integer> integerExample= Optional.ofNullable(age)
// пример использования Optional.empty()
Optional<Object> emptyExample = Optional.empty();

所以你有一個可選對象。現在我們來看看Optional的兩個主要方法：

• isPresent() - 此方法告訴您Optional 物件是否包含非空值。

• get() - 使用目前值檢索可選值。請注意，對空的Optional呼叫get()將導致NullPointerException。

請注意，如果您在使用Optional時只使用get()和isPresent() ，那麼您就錯過了！為了理解這一點，現在讓我們用Optional來重寫上面的範例。

使用可選改進空檢查

那我們要如何改進上面的程式碼呢？透過Optional，我們可以使用isPresent()來了解物件的存在，並使用get()檢索它。我們首先將coffee.getSugar()的結果與Optional 一起打包並使用isPresent()方法。這將幫助我們確定getSugar()是否回傳null。

Coffee coffee = new Coffee();
Optional<String> sugar = Optional.ofNullable(coffee.getSugar());
int quantity = 0;
if (sugar.isPresent()) {
  Sugar sugar = sugar.get();
  int quantity = sugar.getQuantity();
}

看這個例子，將coffee.getSugar() 的結果打包到Optional中似乎並沒有增加任何價值，反而增加了麻煩。我們可以透過使用我認為是可選類別中我最喜歡的函數來改進結果：

• map(Function<? super T,? extends U> mapper) - 將Optional中包含的值對應到提供的函數。如果Optional參數為空，則map()將傳回Optional.empty()。

• orElse(T other)是get()方法的「特殊」版本。它可以取得Optional中包含的值。但是，如果是空Optional，這將傳回傳遞給orElse()方法的值。

此方法將傳回Optional實例中包含的值。但如果Optional參數為空，表示它不包含任何值，那麼orElse()將傳回傳遞給其方法簽署的值，該值稱為預設值。

Coffee coffee = new Coffee();

Integer quantity = Optional.ofNullable(coffee.getSugar())
    .map(it -> it.getQuantity())
    .orElse(0);

這真的很酷——至少我這麼認為。現在，如果在空值的情況下我們不想返回預設值，那麼我們需要拋出某種異常。 orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)傳回Optional參數中包含的值，或如果Optional為空則拋出異常。

Coffee coffee = new Coffee();

Integer quantity = Optional.ofNullable(coffee.getSugar())
  .map(it -> it.getQuantity())
  .orElseThrow(IllegalArgumentException::new);

正如您所看到的，Optional 提供了幾個優點：

• 摘要空檢查
• 提供用於處理null物件的 API
• 允許使用聲明性方法來表達正在實現的目標

如何透過可選方式變得有效

在我的工作中，當方法可以傳回「無結果」狀態時，我使用Optional作為傳回類型。我通常在定義方法的返回類型時使用它。

Optional<Coffee> findByName(String name) {
   ...
}

有時這是沒有必要的。例如，如果我有一個傳回int 的方法，例如Sugar類別中的getQuantity()，那麼如果結果為null表示“無數量”，則該方法可能會傳回0 。現在，知道了這一點，我們可以認為Coffee類別中的Sugar參數可以表示為Optional。乍一看，這似乎是個好主意，因為從理論上講，咖啡中不需要含有糖。然而，這就是我想解決什麼時候不使用Optional的地方。 在以下場景中我們應該避免使用Optional：

• 作為POJO（例如DTO）的參數類型。可選值不可序列化，因此在 POJO 中使用它們會使物件不可序列化。

• 作為方法參數。如果方法參數可以為null，那麼從純程式碼的角度來看，傳遞null仍然優於傳遞Optional。此外，您可以建立重載方法來抽像地處理缺少 null 方法參數的情況。

• 表示缺少的 Collection 物件。集合可以為空，因此空集合（如空集合或列表）必須用於表示沒有值的集合。

結論

Optional 已成為 Java 函式庫的強大補充。它提供了一種處理可能不存在的物件的方法。因此，在製定方法時應予以考慮，不要陷入濫用的陷阱。是的，您可以編寫出色的程式碼來實作 null 檢查和 null 處理，但 Java 社群更喜歡使用Optional。它有效地傳達瞭如何處理缺失值，比混亂的 Null 檢查更容易閱讀，並且從長遠來看可以減少程式碼中的錯誤。