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JAVA8如何用Optional解决NPE问题详解

2024-12-03 14:09

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 引言

NPE(NullPointerException)是调试程序最常见的异常。google一下有很多关于方法到底应该返回null还是new一个空对象的讨论。

在文章的开头,先说下NPE问题,NPE问题就是,我们在开发中经常碰到的NullPointerException.假设我们有两个类,他们的UML类图如下图所示

 

 

在这种情况下,有如下代码:

  1. user.getAddress().getProvince(); 

这种写法,在user为null时,是有可能报NullPointerException异常的。为了解决这个问题,于是采用下面的写法:

  1. if(user!=null){ 
  2.  Address address = user.getAddress(); 
  3.  if(address!=null){ 
  4.  String province = address.getProvince(); 
  5.  } 

 这种写法是比较丑陋的,为了避免上述丑陋的写法,让丑陋的设计变得优雅。JAVA8提供了Optional类来优化这种写法,接下来的正文部分进行详细说明

API介绍

先介绍一下API,与其他文章不同的是,本文采取类比的方式来讲,同时结合源码。而不像其他文章一样,一个个API罗列出来,让人找不到重点。

(1)Optional(T value),empty(),of(T value),ofNullable(T value)

这四个函数之间具有相关性,因此放在一组进行记忆。

先说明一下,Optional(T value),即构造函数,它是private权限的,不能由外部调用的。其余三个函数是public权限,供我们所调用。那么,Optional的本质,就是内部储存了一个真实的值,在构造的时候,就直接判断其值是否为空。好吧,这么说还是比较抽象。直接上Optional(T value)构造函数的源码,如下图所示

 

那么,of(T value)的源码如下:

  1. public static  Optional of(T value) { 
  2.  return new Optional<>(value); 
  3.  } 

 也就是说of(T value)函数内部调用了构造函数。根据构造函数的源码我们可以得出两个结论:

(1)通过of(T value)函数所构造出的Optional对象,当Value值为空时,依然会报NullPointerException。

(2)通过of(T value)函数所构造出的Optional对象,当Value值不为空时,能正常构造Optional对象。

除此之外呢,Optional类内部还维护一个value为null的对象,大概就是长下面这样的

  1. public final class Optional { 
  2.  //省略.... 
  3.  private static final Optional EMPTY = new Optional<>(); 
  4.  private Optional() { 
  5.  this.value = null
  6.  } 
  7.  //省略... 
  8.  public static Optional empty() { 
  9.  @SuppressWarnings("unchecked"
  10.  Optional t = (Optional) EMPTY; 
  11.  return t; 
  12.  } 

 那么,empty()的作用就是返回EMPTY对象。

好了铺垫了这么多,可以说ofNullable(T value)的作用了,上源码:

  1. public static  Optional ofNullable(T value) { 
  2. return value == null ? empty() : of(value); 

 相比较of(T value)的区别就是,当value值为null时,of(T value)会报NullPointerException异常;ofNullable(T value)不会throw Exception,ofNullable(T value)直接返回一个EMPTY对象。

那是不是意味着,我们在项目中只用ofNullable函数而不用of函数呢?

不是的,一个东西存在那么自然有存在的价值。当我们在运行过程中,不想隐藏NullPointerException。而是要立即报告,这种情况下就用Of函数。但是不得不承认,这样的场景真的很少。博主也仅在写junit测试用例中用到过此函数。

(2)orElse(T other),orElseGet(Supplier other)和orElseThrow(Supplier exceptionSupplier)

这三个函数放一组进行记忆,都是在构造函数传入的value值为null时,进行调用的。orElse和orElseGet的用法如下所示,相当于value值为null时,给予一个默认值:

  1. @Test 
  2. public void test() { 
  3.  User user = null
  4.  user = Optional.ofNullable(user).orElse(createUser()); 
  5.  user = Optional.ofNullable(user).orElseGet(() -> createUser()); 
  6.    
  7.   
  8. public User createUser(){ 
  9.  User user = new User(); 
  10.  user.setName("zhangsan"); 
  11.  return user

 这两个函数的区别:当user值不为null时,orElse函数依然会执行createUser()方法,而orElseGet函数并不会执行createUser()方法,大家可自行测试。

至于orElseThrow,就是value值为null时,直接抛一个异常出去,用法如下所示:

  1. User user = null
  2. Optional.ofNullable(user).orElseThrow(()->new Exception("用户不存在")); 

 (3) map(Function mapper)和flatMap(Function mapper)

这两个函数放在一组记忆,这两个函数做的是转换值的操作。

直接上源码,如下:

  1. public final class Optional { 
  2.  //省略.... 
  3.   public Optional map(Function mapper) { 
  4.   Objects.requireNonNull(mapper); 
  5.   if (!isPresent()) 
  6.    return empty(); 
  7.   else { 
  8.    return Optional.ofNullable(mapper.apply(value)); 
  9.   } 
  10.  } 
  11.  //省略... 
  12.   public Optional flatMap(Function> mapper) { 
  13.   Objects.requireNonNull(mapper); 
  14.   if (!isPresent()) 
  15.    return empty(); 
  16.   else { 
  17.    return Objects.requireNonNull(mapper.apply(value)); 
  18.   } 
  19.  } 

这两个函数,在函数体上没什么区别。唯一区别的就是入参,map函数所接受的入参类型为Function,而flapMap的入参类型为Function

在具体用法上,对于map而言:

如果User结构是下面这样的

  1. public class User { 
  2.  private String name
  3.  public String getName() { 
  4.   return name
  5.  } 

这时候取name的写法如下所示

  1. String city = Optional.ofNullable(user).map(u-> u.getName()).get(); 

对于flatMap而言:

如果User结构是下面这样的

  1. public class User { 
  2.  private String name
  3.  public Optional getName() { 
  4.   return Optional.ofNullable(name); 
  5.  } 

这时候取name的写法如下所示:

  1. String city = Optional.ofNullable(user).flatMap(u-> u.getName()).get(); 

(4) isPresent()和ifPresent(Consumer consumer)

这两个函数放在一起记忆,isPresent即判断value值是否为空,而ifPresent就是在value值不为空时,做一些操作。这两个函数的源码如下

  1. public final class Optional { 
  2.  //省略.... 
  3.  public boolean isPresent() { 
  4.   return value != null
  5.  } 
  6.  //省略... 
  7.  public void ifPresent(Consumer consumer) { 
  8.   if (value != null
  9.    consumer.accept(value); 
  10.  } 

需要额外说明的是,大家千万不要把

  1. if (user != null){ 
  2.  // TODO: do something 

给写成

  1. User user = Optional.ofNullable(user); 
  2. if (Optional.isPresent()){ 
  3.  // TODO: do something 

因为这样写,代码结构依然丑陋。博主会在后面给出正确写法

至于ifPresent(Consumer consumer),用法也很简单,如下所示:

  1. Optional.ofNullable(user).ifPresent(u->{ 
  2.    // TODO: do something 
  3.   }); 

(5) filter(Predicate predicate)

不多说,直接上源码:

  1. public final class Optional { 
  2.  //省略.... 
  3.  Objects.requireNonNull(predicate); 
  4.   if (!isPresent()) 
  5.    return this; 
  6.   else 
  7.    return predicate.test(value) ? this : empty(); 

filter 方法接受一个 Predicate 来对 Optional 中包含的值进行过滤,如果包含的值满足条件,那么还是返回这个 Optional;否则返回 Optional.empty。

用法如下:

  1. Optional<User> user1 = Optional.ofNullable(user).filter(u -> u.getName().length()<6); 

如上所示,如果user的name的长度是小于6的,则返回。如果是大于6的,则返回一个EMPTY对象。

实战使用

例一

在函数方法中

以前写法

  1. public String getCity(User user) throws Exception{ 
  2.   if(user!=null){ 
  3.    if(user.getAddress()!=null){ 
  4.     Address address = user.getAddress(); 
  5.     if(address.getCity()!=null){ 
  6.      return address.getCity(); 
  7.     } 
  8.    } 
  9.   } 
  10.   throw new Excpetion("取值错误");  
  11.  } 

JAVA8写法

  1. public String getCity(User user) throws Exception{ 
  2.  return Optional.ofNullable(user
  3.      .map(u-> u.getAddress()) 
  4.      .map(a->a.getCity()) 
  5.      .orElseThrow(()->new Exception("取指错误")); 

例二

比如,在主程序中

以前写法

  1. if(user!=null){ 
  2.  dosomething(user); 

JAVA8写法

  1. Optional.ofNullable(user
  2.   .ifPresent(u->{ 
  3.   dosomething(u); 
  4.   }); 

例三

以前写法

  1. public User getUser(User user) throws Exception{ 
  2.  if(user!=null){ 
  3.   String name = user.getName(); 
  4.   if("zhangsan".equals(name)){ 
  5.    return user
  6.   } 
  7.  }else
  8.   user = new User(); 
  9.   user.setName("zhangsan"); 
  10.   return user
  11.  } 

java8写法

  1. ublic User getUser(User user) { 
  2.  return Optional.ofNullable(user
  3.      .filter(u->"zhangsan".equals(u.getName())) 
  4.      .orElseGet(()-> { 
  5.       User user1 = new User(); 
  6.       user1.setName("zhangsan"); 
  7.       return user1; 
  8.      }); 

说明:链式编程,虽然代码优雅了。但是,逻辑性没那么明显,可读性有所降低,大家项目中看情况酌情使用。

 

 【编辑推荐】

 

来源:今日头条内容投诉

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