Java Optionals获得更具表现力的代码

我们中任何人使用允许空引用的语言进行编程时，都会遇到尝试取消引用一个引用时发生的情况。无论是导致segfault还是NullPointerException，它始终是一个错误。托尼·霍尔将其描述为他十亿美元的错误。当函数向客户端的开发人员未预料到的客户端返回空引用时，通常会发生此问题。用这样的代码说：

User user = userRepository.find("Alice");

一个精明的程序员会立即询问没有找到匹配“ Alice”的用户，但是find()方法的签名中没有任何内容告诉您期望什么。过去，典型的Java解决方案是使该方法引发一个已检查的异常，也许是UserNotFoundException 。这肯定会与客户程序员交流这种可能性的发生，但是它并不能提高他们代码的表达力。捕获异常会导致代码妨碍理解。无论如何，检查异常都不受欢迎，人们不再倾向于编写引发异常的代码。

许多程序员将改为抛出未检查的异常或返回空引用。两者彼此一样坏，并且出于相同的原因：它们都没有通知程序员期望这种可能性，并且如果处理不当，它们都将导致运行时失败。 Java 8引入了Optional类型来处理此问题。每当编写可能返回值或可能不返回值的方法时，都应使该方法返回希望返回的任何类型的Optional。因此，在上面的示例中，find将返回Optional<User>类型的值。客户端代码现在需要执行其他步骤来测试的存在，然后获取值：

Optional<User> userOpt = userRepository.find("Alice");
if (userOpt.isPresent()) {User user = userOpt.get();  
}

而且，如果代码不加保护地调用get()则其IDE可能会警告他们。

Lambdas使事情变得更好

该解决方案已经好很多了，但是Optional不仅仅在于：如果您坚持以这种方式处理可选内容，那么您将失去一些使代码更具表现力的机会。

上面的代码段改编自我自己对Codurance用于测试求职者的“社交网络”练习的实现。我的实际代码更像是：

Optional<User> userOpt = userRepository.find(subject);
if (userOpt.isPresent()) {User user = userOpt.get();printAllMessagesPostedToUser(user);
}

Optional具有ifPresent()方法，该方法允许我们提供一个Consumer ，如果存在Optional，则将调用该Consumer 。消费者的参数将是由可选包装的对象。这使我们可以像这样重写代码：

userRepository.find(subject).ifPresent(user -> printAllMessagesPostedToUser(user));

实际上，我们可以更进一步，并用方法引用代替lambda：

userRepository.find(subject).ifPresent(this::printAllMessagesPostedToUser);

我认为这比if语句更清楚地传达了程序员的意图（在本例中为我的意图）。

令人疯狂的是，没有ifNotPresent()对应项，即使有，也没有ifPresent是一个void方法，因此它们无论如何都无法链接。 Java 9通过其ifPresentOrElse(Consumer<T>, Runnable)方法来解决此问题，但是它仍然不是理想的选择。

替换默认值

关于不存在可选值的问题，我们该怎么办？如果忘记了缺少功能的抱怨， ifPresent()仅适用于具有副作用的命令。如果要实现查询，则可能需要用默认值替换为空的可选值，例如：

if (optionalValue.isPresent()) {return optionalValue.get();
}
return defaultValue;

使用Optional.orElse()可以很容易地做到这一点：

return optionalValue.orElse(defaultValue);

当您必须调用可能返回null且不受您控制的方法时，这也提供了一种方便的方法，可以将值清零。之前，我们都有所有与此类似的书面代码：

value = methodThatMayReturnNull();
if (value == null) {value = defaultValue;
}

您可以使用Optional.ofNullable()重构该代码，因为如果该值为null，它将返回Optional.empty() ：

value = Optional.ofNullable(methodThatMayReturnNull()).orElse(defaultValue);

我认为这比使用ObjectUtils.defaultIfNull做同样的事情要好一些。但是，有一个警告。您不得使用Optional.orElse()来调用具有副作用的方法。例如，在我的社交网络练习的其他地方，我有搜索用户的代码，并在找到用户时将其返回，否则它将创建一个新用户：

Optional<User> userOpt = userRepository.find(recipient);
if (userOpt.isPresent()) {return userOpt.get();
}
return createUser();

您可能会假设您可以像下面这样重写代码：

return userRepository.find(recipient).orElse(createUser());

您不必这样做，因为无论是否存在可选参数，都会始终调用createUser() ！几乎可以肯定这不是您想要的：充其量您将进行不必要的方法调用，并且，如果该方法有副作用，则可能会引入错误。相反，您应该调用Optional.orElseGet()并为它提供一个提供默认值的Supplier ：

return userRepository.find(recipient).orElseGet(() -> createUser());

现在，仅当不存在可选参数时才调用createUser() ，这是我想要的行为。再一次，我们可以将lambda替换为方法参考：

return userRepository.find(recipient).orElseGet(this::createUser);

抛出异常

对于您来说，当可选项不存在并且您想引发异常时，可能是错误情况。您可以通过调用Optional.orElseThrow（）并将其传递给创建异常的Supplier来实现：

return userRepository.find(recipient).orElseThrow(() -> new RuntimeException("User " + recipient + " not found"));

映射可选值

Optional还具有一些方法，使您可以执行类似于流上的操作。例如，在另一个练习中，我有一些结构类似于此的代码：

Optional<Amount> creditAmountOpt = transaction.getCreditAmount();
Optional<Amount> debitAmountOpt = transaction.getDebitAmount();String formattedDepositAmount = creditAmountOpt.isPresent() ?formatAmount(creditAmountOpt.get()) : " ";String formattedWithdrawalAmount = debitAmountOpt.isPresent() ?formatAmount(debitAmountOpt.get()) : " ";return String.format(" %s| %s|", formattedDepositAmount, formattedWithdrawalAmount);

该代码的上下文是一个打印银行对帐单行的类：我的Transaction类知道它是存款还是提款，但我不希望对帐单行打印机知道。因此，我让Transaction接口返回了借方和贷方金额的可选值：如果行存在，对帐单行打印机将格式化每个值，否则将替换为空白。

为了避免条件运算符，我们可以使用Optional.map()方法。这与Stream API上的map方法非常相似。它接受一个Function并在存在可选选项时调用它。它将包装的值作为函数参数传递，并将返回值包装在另一个Optional中。因此，在这种情况下，它将Optional<Amount>映射到Optional<String> 。这使我们可以像这样重写代码：

return String.format(" %s| %s|",transaction.getDepositAmount().map(this::formatAmount).orElse(" "),transaction.getWithdrawalAmount().map(this::formatAmount).orElse(" "));

您可能想知道，如果映射一个返回另一个可选参数的函数，即Function<T, Optional<U>> ，在这种情况下，您最终得到的是Optional<Optional<U>>类型的结果，可能不是你要。同样，类似于流，您可以改用flatMap()来返回Optional<U>值。

与流的相似性扩展到Optional.filter() ，如果存在可选值，则评估提供的谓词，当谓词评估为false时，它将返回一个空的可选值。明智的是，避免变得过于可爱，如果不加小心，您可能会得到难以理解的代码。可选参数最适合用于重构简单明了的代码，但将其长期保存为简单明了的代码。

但小心点

最后，任何有用的工具都可能被滥用，因此Optional也是如此。它们仅用于表示返回值。如果您声明类型为Optional的实例变量，则IntelliJ会警告您。这构成了一个临时字段的显式声明，该字段被视为代码气味。另外，不要将Optionals用作方法参数：本质上，这是伪装的布尔型参数，也被认为很臭。如果发现自己想要这样做，最好将方法分为两个方法：一个带有参数，另一个不带参数，然后将条件放在客户端代码中。