Optional 源码解析与实践

2023-10-27 23:06:04

使用场景及问题引入

NullPointerException 是 Java 开发中一个常见的错误类型，尤其是在处理对象引用时。为了减少这种异常的发生概率，Java 8 引入了 Optional 类来封装可能为 null 的值，并提供了一系列方法来安全地处理这些值。

Optional 简介与基础用法

创建 Optional 对象

创建 Optional 实例的最常见方式是使用 of() 和 ofNullable() 方法。这两个方法的区别在于，of() 不接受 null 参数，否则会抛出异常；而 ofNullable() 可以安全地接收 null。

// 创建非空值的 Optional 对象
Optional<String> optional = Optional.of("Hello");

// 创建可能为空的 Optional 对象
Optional<String> nullableOptional = Optional.ofNullable(null);

检查和获取值

检查 Optional 中是否包含一个值可以使用 isPresent() 方法，而实际获取这个值则需要调用 get()。如果直接调用 get() 而未通过 isPresent() 进行判断，则会抛出 NoSuchElementException。

if(nullableOptional.isPresent()) {
    System.out.println("Value is present: " + nullableOptional.get());
}

避免空指针的优雅方式

为了避免上述直接调用 get() 可能引发的异常，可以使用 orElse() 或者 orElseGet() 方法。这些方法允许在值不存在时提供一个默认值。

// 提供默认值
String value = nullableOptional.orElse("Default Value");

// 通过 Supplier 函数返回默认值
String value2 = nullableOptional.orElseGet(() -> "Generated Default");

深入解析：Optional 的内部实现

Optional 类的结构

Optional 是一个不可变类，它只包含一个私有属性 value。这个属性在构造器中初始化，并且之后不能更改。

private final T value;

private Optional(T value) {
    this.value = Objects.requireNonNull(value);
}

当创建 ofNullable() 时，则允许传入 null 值，这样可以返回一个特殊的实例，即空的 Optional 对象。这个对象通常通过静态方法 empty() 获取。

public static <T> Optional<T> empty() {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;
    return t;
}

private static final Optional<?> EMPTY = new Optional<>();

操作链的实现

Optional 支持操作链，如 map()、filter() 等方法。这些方法返回一个新的 Optional 对象。

public <U> Optional<U> map(Function<? super T, ? extends U> mapper) {
    Objects.requireNonNull(mapper);
    if (!isPresent())
        return empty();
    else {
        return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));
    }
}