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【后端】Java 8 特性 Optional 可选类介绍

news 2025/8/12 7:37:24

文章目录

- - Java 8 `Optional` 类详解
  - - 一、核心目的
    - 二、创建 `Optional` 对象
    - 三、关键方法及使用场景
    - 四、代码示例
    - 五、最佳实践与注意事项
    - 六、设计哲学

Java 8 `Optional` 类详解

Optional 是 Java 8 引入的容器类（位于 java.util 包），用于优雅地处理可能为 null 的值，避免显式的 null 检查和空指针异常（NullPointerException）。

一、核心目的

显式处理空值：强制开发者考虑值缺失的场景。
减少空指针异常：通过链式调用替代嵌套的 if (obj != null) 检查。
表达意图：明确声明方法可能返回空值（替代 Javadoc 说明）。

二、创建 `Optional` 对象

方法	描述	示例
`Optional.empty()`	创建空容器	`Optional.empty()`
`Optional.of(T value)`	创建非空容器（`value` 不可为 `null`）	`Optional.of("Hello")`
`Optional.ofNullable(T value)`	创建容器（允许 `value` 为 `null`）	`Optional.ofNullable(null)`

Optional<String> emptyOpt = Optional.empty(); // 空容器
Optional<String> strOpt = Optional.of("Java"); // 非空值
Optional<String> nullableOpt = Optional.ofNullable(null); // 可为null

三、关键方法及使用场景

方法	描述	典型应用场景
`isPresent()`	检查值是否存在	替代 `if (obj != null)`
`ifPresent(Consumer<? super T> action)`	值存在时执行操作	简化空值检查后的操作
`get()`	获取值（需先校验存在性）	配合 `isPresent()` 使用（不推荐直接调用）
`orElse(T other)`	值存在时返回值，否则返回默认值	提供兜底值（如默认配置）
`orElseGet(Supplier<? extends T> supplier)`	值存在时返回值，否则执行 `Supplier` 生成值	延迟构造代价大的默认对象
`orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)`	值存在时返回值，否则抛出异常	强制要求值存在的场景（如数据验证）
`filter(Predicate<? super T> predicate)`	值存在且满足条件时返回原容器，否则返回空	条件过滤
`map(Function<? super T, ? extends U> mapper)`	值存在时执行转换，返回新 `Optional`	链式转换值（如从对象中提取字段）
`flatMap(Function<? super T, Optional<U>> mapper)`	展平嵌套的 `Optional`（避免 `Optional<Optional<T>>`）	连续操作返回 `Optional` 的方法

四、代码示例

基础使用

String name = "Alice";
Optional<String> nameOpt = Optional.ofNullable(name);// 存在时输出
nameOpt.ifPresent(System.out::println); // 输出 "Alice"// 不存在时提供默认值
String result = nameOpt.orElse("Unknown");

链式操作

public class User {private Address address;public Optional<Address> getAddress() { return Optional.ofNullable(address); }
}public class Address {private String city;public Optional<String> getCity() { return Optional.ofNullable(city); }
}// 获取用户的城巿（不存在时返回默认值）
String city = Optional.ofNullable(user).flatMap(User::getAddress) // 展平嵌套 Optional.flatMap(Address::getCity).orElse("Unknown City");

条件过滤

Optional<User> userOpt = Optional.ofNullable(user);
// 仅当用户年龄大于18时返回
Optional<User> adult = userOpt.filter(u -> u.getAge() > 18);

异常处理

// 值不存在时抛出自定义异常
User user = userOpt.orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("User not found!"));

五、最佳实践与注意事项

避免以下情况：
- 用 Optional 替代空集合：返回空集合（如 Collections.emptyList()）更合适。
- 作为方法参数：会导致代码冗余。
- 直接调用 get() ：须先调用 isPresent() 检查。
- 字段声明：破坏序列化（Optional 未实现 Serializable）。
推荐用法：
- 返回值：明确声明方法可能返回空值。
- 链式调用：结合 map()、flatMap()、filter() 安全处理嵌套对象。