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Java Optional 类详解

news 2025/11/2 13:21:27

Optional 是 Java 8 引入的一个 容器类，用于表示 可能为 null 的对象，旨在减少空指针异常（NullPointerException）并提升代码的可读性。它通过提供一系列方法，允许开发者以声明式的方式处理可能缺失的值。

一、`Optional` 的核心方法

1. 创建 `Optional` 实例

✅ `Optional.of(T value)`

用途：创建一个包含非 null 值的 Optional。
注意：如果传入 null，会抛出 NullPointerException。

Optional<String> optional = Optional.of("Hello");

✅ `Optional.ofNullable(T value)`

用途：创建一个可能为 null 的 Optional。
适用场景：当值可能为 null 时使用。

Optional<String> optional = Optional.ofNullable(getString());

✅ `Optional.empty()`

用途：创建一个空的 Optional。

Optional<String> optional = Optional.empty();

2. 检查值是否存在

✅ `isPresent()`

用途：判断 Optional 中是否包含非 null 值。

if (optional.isPresent()) {
System.out.println(optional.get());
}

✅ `isEmpty()`（Java 11+）

用途：判断 Optional 是否为空（Java 11 引入）。

if (optional.isEmpty()) {
System.out.println("Value is absent");
}

3. 获取值

✅ `get()`

用途：获取 Optional 中的值。
注意：如果值不存在，会抛出 NoSuchElementException。

String value = optional.get(); // 可能抛出异常

✅ `orElse(T other)`

用途：如果值存在，返回该值；否则返回默认值。

String value = optional.orElse("Default");

✅ `orElseGet(Supplier<? extends T> supplier)`

用途：如果值存在，返回该值；否则调用 Supplier 生成默认值。
适用场景：避免不必要的计算开销。

String value = optional.orElseGet(() -> computeDefaultValue());

✅ `orElseThrow()`

用途：如果值不存在，抛出异常（Java 10+）。
自定义异常：可以传入异常工厂。

String value = optional.orElseThrow(() -> new MyException("Value not found"));

4. 转换与映射

✅ `map(Function<? super T, ? extends U> mapper)`

用途：对 Optional 中的值进行转换。
注意：如果值为空，不会执行映射。

Optional<String> upper = optional.map(String::toUpperCase);

✅ `flatMap(Function<? super T, Optional<U>> mapper)`

用途：将 Optional<T> 转换为 Optional<U>。
适用场景：处理嵌套的 Optional。

Optional<String> result = optional.flatMap(value -> findNestedValue(value));

5. 过滤

✅ `filter(Predicate<? super T> predicate)`

用途：根据条件过滤值。
注意：如果值不存在或不满足条件，返回空 Optional。

Optional<String> filtered = optional.filter(s -> s.length() > 5);

二、`Optional` 的链式操作

✅ 示例：嵌套对象处理

User user = getUser();
String name = Optional.ofNullable(user)
.map(User::getAddress)
.map(Address::getCity)
.orElse("Unknown");

✅ 示例：避免空指针

Optional<String> result = Optional.ofNullable(getString())
.filter(s -> s.length() > 0)
.map(String::toUpperCase)
.orElse("DEFAULT");

三、`Optional` 与 Stream 的结合

✅ 将 `Optional` 转换为 Stream

List<String> list = Optional.ofNullable(getString())
.stream()
.collect(Collectors.toList());

✅ 处理多个 `Optional`

Optional<String> combined = Stream.of(
Optional.of("A"),
Optional.ofNullable(null),
Optional.of("B")
).flatMap(Function.identity())
.collect(Collectors.reducing((a, b) -> a + b));

四、最佳实践与注意事项

✅ 正确使用场景

返回值：用于方法返回值，表示可能缺失的值。
避免 null 检查：替代传统的 if (obj != null) 检查。
链式调用：简化嵌套对象的处理。

❌ 错误使用场景

方法参数：不要将 Optional 作为方法参数，这会增加调用者的复杂性。
字段类型：不要用 Optional 作为类的字段类型。
过度使用：对于简单逻辑，直接 null 检查可能更清晰。

五、完整示例代码

import java.util.Optional;public class OptionalDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建 Optional
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(getValue());// 检查值是否存在
if (optional.isPresent()) {
System.out.println("Value: " + optional.get());
} else {
System.out.println("Value is absent");
}// 获取默认值
String value = optional.orElse("Default");
System.out.println("Value: " + value);// 转换值
Optional<String> upper = optional.map(String::toUpperCase);
upper.ifPresent(System.out::println);// 过滤值
Optional<String> filtered = optional.filter(s -> s.length() > 5);
System.out.println("Filtered: " + filtered.orElse("Not long enough"));// 处理嵌套 Optional
Optional<String> nested = optional.flatMap(OptionalDemo::findNested);
System.out.println("Nested: " + nested.orElse("Not found"));
}private static String getValue() {
return "Hello";
}private static Optional<String> findNested(String input) {
if ("Hello".equals(input)) {
return Optional.of("World");
}
return Optional.empty();
}
}

六、总结

方法	用途	注意事项
`of()`	创建非空 `Optional`	传入 `null` 会抛异常
`ofNullable()`	创建可能为 null 的 `Optional`	推荐用于不确定的值
`isPresent()`	检查值是否存在	与 `ifPresent()` 配合使用
`orElse()`	获取值或默认值	简化空值处理
`map()` / `flatMap()`	转换值	处理嵌套对象的利器
`filter()`	过滤值	简化条件判断
`orElseThrow()`	抛出异常	替代显式 `null` 检查