java程序員最討厭NPE異常

JAVA程序員防空指針 jdk8函數式的 optional,非常好用啊

吐槽

每次公司code review都會指出一大堆空指針異常，這裡忘記防空那裡忘記防空了，

怎麼優雅的防空了，看下面的。

從 Java 8 引入的一個很有趣的特性是 Optional 類。Optional 類主要解決的問題是臭名昭著的空指針異常（NullPointerException） —— 每個 Java 程序員都非常瞭解的異常。

本質上，這是一個包含有可選值的包裝類，這意味著 Optional 類既可以含有對象也可以為空。

Optional 是 Java 實現函數式編程的強勁一步，並且幫助在範式中實現。但是 Optional 的意義顯然不止於此。

我們從一個簡單的用例開始。在 Java 8 之前，任何訪問對象方法或屬性的調用都可能導致 NullPointerException：

String isocode = user.getAddress().getCountry().getIsocode().toUpperCase();

在這個小示例中，如果我們需要確保不觸發異常，就得在訪問每一個值之前對其進行明確地檢查：

if (user != null) { 

 Address address = user.getAddress();
 if (address != null) {
 Country country = address.getCountry();
 if (country != null) {
 String isocode = country.getIsocode();
 if (isocode != null) {
 isocode = isocode.toUpperCase();
 }
 }
 }
}

你看到了，這很容易就變得冗長，難以維護。

為了簡化這個過程，我們來看看用 Optional 類是怎麼做的。從創建和驗證實例，到使用其不同的方法，並與其它返回相同類型的方法相結合，下面是見證 Optional 奇蹟的時刻。

創建 Optional 實例

重申一下，這個類型的對象可能包含值，也可能為空。你可以使用同名方法創建一個空的 Optional。

@Test(expected = NoSuchElementException.class)
public void whenCreateEmptyOptional_thenNull() {
 Optional<user> emptyOpt = Optional.empty();
 emptyOpt.get();
}
/<user>

毫不奇怪，嘗試訪問

你可以使用 of() 和 ofNullable() 方法創建包含值的 Optional。兩個方法的不同之處在於如果你把 null 值作為參數傳遞進去，of() 方法會拋出 NullPointerException：

@Test(expected = NullPointerException.class)
public void whenCreateOfEmptyOptional_thenNullPointerException() {
 Optional<user> opt = Optional.of(user);
}
/<user>

你看，我們並沒有完全擺脫 NullPointerException。因此，你應該明確對象不為 null 的時候使用 of()。

如果對象即可能是 null 也可能是非 null，你就應該使用 ofNullable() 方法：

Optional<user> opt = Optional.ofNullable(user);
/<user>

訪問 Optional 對象的值

從 Optional 實例中取回實際值對象的方法之一是使用 get() 方法：

@Test
public void whenCreateOfNullableOptional_thenOk() {
 String name = "John";
 Optional<string> opt = Optional.ofNullable(name);
 assertEquals("John", opt.get());
}
/<string>

不過，你看到了，這個方法會在值為 null 的時候拋出異常。要避免異常，你可以選擇首先驗證是否有值：

@Test
public void whenCheckIfPresent_thenOk() {
 User user = new User("[email protected]", "1234");
 Optional<user> opt = Optional.ofNullable(user);
 assertTrue(opt.isPresent());
 assertEquals(user.getEmail(), opt.get().getEmail());
}
/<user>

檢查是否有值的另一個選擇是 ifPresent() 方法。該方法除了執行檢查，還接受一個Consumer(消費者) 參數，如果對象不是空的，就對執行傳入的 Lambda 表達式：

opt.ifPresent( u -> assertEquals(user.getEmail(), u.getEmail()));

這個例子中，只有 user 用戶不為 null 的時候才會執行斷言。

接下來，我們來看看提供空值的方法。

返回默認值

Optional 類提供了 API 用以返回對象值，或者在對象為空的時候返回默認值。

這裡你可以使用的第一個方法是 orElse()，它的工作方式非常直接，如果有值則返回該值，否則返回傳遞給它的參數值：

@Test
public void whenEmptyValue_thenReturnDefault() {
 User user = null;
 User user2 = new User("[email protected]", "1234");
 User result = Optional.ofNullable(user).orElse(user2);
 assertEquals(user2.getEmail(), result.getEmail());
}

這裡 user 對象是空的，所以返回了作為默認值的 user2。

如果對象的初始值不是 null，那麼默認值會被忽略：

@Test
public void whenValueNotNull_thenIgnoreDefault() {
 User user = new User("[email protected]","1234");
 User user2 = new User("[email protected]", "1234");
 User result = Optional.ofNullable(user).orElse(user2);
 assertEquals("[email protected]", result.getEmail());
}

第二個同類型的 API 是 orElseGet() —— 其行為略有不同。這個方法會在有值的時候返回值，如果沒有值，它會執行作為參數傳入的 Supplier(供應者) 函數式接口，並將返回其執行結果：

User result = Optional.ofNullable(user).orElseGet( () -> user2);

orElse() 和 orElseGet() 的不同之處

乍一看，這兩種方法似乎起著同樣的作用。然而事實並非如此。我們創建一些示例來突出二者行為上的異同。

我們先來看看對象為空時他們的行為：

@Test
public void givenEmptyValue_whenCompare_thenOk() {
 User user = null
 logger.debug("Using orElse");
 User result = Optional.ofNullable(user).orElse(createNewUser());
 logger.debug("Using orElseGet"); 

 User result2 = Optional.ofNullable(user).orElseGet(() -> createNewUser());
}
private User createNewUser() {
 logger.debug("Creating New User");
 return new User("[email protected]", "1234");
}

上面的代碼中，兩種方法都調用了 createNewUser() 方法，這個方法會記錄一個消息並返回 User 對象。

代碼輸出如下：

Using orElse
Creating New User
Using orElseGet
Creating New User

由此可見，當對象為空而返回默認對象時，行為並無差異。

我們接下來看一個類似的示例，但這裡 Optional 不為空：

@Test
public void givenPresentValue_whenCompare_thenOk() {
 User user = new User("[email protected]", "1234");
 logger.info("Using orElse");
 User result = Optional.ofNullable(user).orElse(createNewUser());
 logger.info("Using orElseGet");
 User result2 = Optional.ofNullable(user).orElseGet(() -> createNewUser());
}

這次的輸出：

Using orElse 

Creating New User
Using orElseGet

這個示例中，兩個 Optional 對象都包含非空值，兩個方法都會返回對應的非空值。不過，orElse() 方法仍然創建了 User 對象。與之相反，orElseGet() 方法不創建 User 對象。

在執行較密集的調用時，比如調用 Web 服務或數據查詢，這個差異會對性能產生重大影響。

返回異常

除了 orElse() 和 orElseGet() 方法，Optional 還定義了 orElseThrow() API —— 它會在對象為空的時候拋出異常，而不是返回備選的值：

@Test(expected = IllegalArgumentException.class)
public void whenThrowException_thenOk() {
 User result = Optional.ofNullable(user) 

 .orElseThrow( () -> new IllegalArgumentException());
}

這裡，如果 user 值為 null，會拋出 IllegalArgumentException。

這個方法讓我們有更豐富的語義，可以決定拋出什麼樣的異常，而不總是拋出 NullPointerException。

現在我們已經很好地理解了如何使用 Optional，我們來看看其它可以對 Optional 值進行轉換和過濾的方法。

轉換值

有很多種方法可以轉換 Optional 的值。我們從 map() 和 flatMap() 方法開始。

先來看一個使用 map() API 的例子：

@Test
public void whenMap_thenOk() {
 User user = new User("[email protected]", "1234");
 String email = Optional.ofNullable(user) 

 .map(u -> u.getEmail()).orElse("[email protected]");
 assertEquals(email, user.getEmail());
}

map() 對值應用(調用)作為參數的函數，然後將返回的值包裝在 Optional 中。這就使對返回值進行鏈試調用的操作成為可能 —— 這裡的下一環就是 orElse()。

相比這下，flatMap() 也需要函數作為參數，並對值調用這個函數，然後直接返回結果。

下面的操作中，我們給 User 類添加了一個方法，用來返回 Optional：

public class User { 
 private String position;
 public Optional<string> getPosition() {
 return Optional.ofNullable(position);
 }
 //...
}
/<string>

既然 getter 方法返回 String 值的

@Test
public void whenFlatMap_thenOk() {
 User user = new User("[email protected]", "1234");
 user.setPosition("Developer");
 String position = Optional.ofNullable(user)
 .flatMap(u -> u.getPosition()).orElse("default");
 assertEquals(position, user.getPosition().get());
}

過濾值

除了轉換值之外，Optional 類也提供了按條件“過濾”值的方法。

filter() 接受一個 Predicate 參數，返回測試結果為 true 的值。如果測試結果為 false，會返回一個空的 Optional。

來看一個根據基本的電子郵箱驗證來決定接受或拒絕 User(用戶) 的示例：

@Test
public void whenFilter_thenOk() {
 User user = new User("[email protected]", "1234");
 Optional<user> result = Optional.ofNullable(user)
 .filter(u -> u.getEmail() != null && u.getEmail().contains("@"));
 assertTrue(result.isPresent());
}
/<user>

如果通過過濾器測試，result 對象會包含非空值。

Optional 類的鏈式方法

為了更充分的使用 Optional，你可以鏈接組合其大部分方法，因為它們都返回相同類似的對象。

我們使用 Optional 重寫最早介紹的示例。

首先，重構類，使其 getter 方法返回 Optional 引用：

public class User {
 private Address address;
 public Optional<address> getAddress() {
 return Optional.ofNullable(address);
 }
 // ...
}
public class Address {
 private Country country; 

 public Optional<country> getCountry() {
 return Optional.ofNullable(country);
 }
 // ...
}
/<country>/<address>

上面的嵌套結構可以用下面的圖來表示：

現在可以刪除 null 檢查，替換為 Optional 的方法：

@Test
public void whenChaining_thenOk() {
 User user = new User("[email protected]", "1234");
 String result = Optional.ofNullable(user)
 .flatMap(u -> u.getAddress())
 .flatMap(a -> a.getCountry())
 .map(c -> c.getIsocode())
 .orElse("default");
 assertEquals(result, "default");
}

上面的代碼可以通過方法引用進一步縮減：

String result = Optional.ofNullable(user)
 .flatMap(User::getAddress)
 .flatMap(Address::getCountry)
 .map(Country::getIsocode)
 .orElse("default");

結果現在的代碼看起來比之前採用條件分支的冗長代碼簡潔多了。

原文地址

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