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2023-03-05 17:53:40 +08:00

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Raw Blame History

已剪辑自: https://blog.kaaass.net/archives/764

Optional 是 Java8 提供的为了解决 null 安全问题的一个 API。善用 Optional 可以使我们代码中很多繁琐、丑陋的设计变得十分优雅。这篇文章是建立在你对 Optional 的用法有一定了解的基础上的，如果你还不太了解 Optional，可以先去看看相关教程，或者查阅 Java 文档。

使用 Optional，我们就可以把下面这样的代码进行改写。

public static String getName(User u) {
   if (u == null || u.name == null)
     return "Unknown";
   return u.name;
 }

不过，千万不要改写成这副样子。

ublic static String getName(User u) {
   Optional<User> user = Optional.ofNullable(u);
   if (!user.isPresent())
     return "Unknown";
   return user.get().name;
 }

这样改写非但不简洁，而且其操作还是和第一段代码一样。无非就是用 isPresent 方法来替代 u==null。这样的改写并不是 Optional 正确的用法，我们再来改写一次。

public static String getName(User u) {
   return Optional.ofNullable(u)
           .map(user->user.name)
           .orElse("Unknown");
 }

这样才是正确使用 Optional 的姿势。那么按照这种思路，我们可以安心的进行链式调用，而不是一层层判断了。看一段代码：

public static String getChampionName(Competition comp) throws IllegalArgumentException {
   if (comp != null) {
     CompResult result = comp.getResult();
     if (result != null) {
       User champion = result.getChampion();
       if (champion != null) {
         return champion.getName();
       }
     }
   }
   throw new IllegalArgumentException("The value of param comp isn't available.");
 }

由于种种原因（比如：比赛还没有产生冠军、方法的非正常调用、某个方法的实现里埋藏的大礼包等等），我们并不能开心的一路 comp.getResult().getChampion().getName() 到底。而其他语言比如 kotlin，就提供了在语法层面的操作符加持：comp?.getResult()?.getChampion()?.getName()。所以讲道理在 Java 里我们怎么办！

让我们看看经过 Optional 加持过后，这些代码会变成什么样子。

public static String getChampionName(Competition comp) throws IllegalArgumentException {
   return Optional.ofNullable(comp)
       .map(Competition::getResult) // 相当于c -> c.getResult()，下同
       .map(CompResult::getChampion)
       .map(User::getName)
       .orElseThrow(()->new IllegalArgumentException("The value of param comp isn't available."));
 }

这就很舒服了。Optional 给了我们一个真正优雅的 Java 风格的方法来解决 null 安全问题。虽然没有直接提供一个操作符写起来短，但是代码看起来依然很爽很舒服。更何况 ?. 这样的语法好不好看还见仁见智呢。

还有很多不错的使用姿势，比如字符串为空则不打印可以这么写：

string.ifPresent(System.out::println);

//Optional 的魅力还不止于此，Optional 还有一些神奇的用法，比如 Optional 可以用来检验参数的合法性。

public void setName(String name) throws IllegalArgumentException {
   this.name = Optional.ofNullable(name)
             .filter(User::isNameValid)
             .orElseThrow(()->new IllegalArgumentException("Invalid username."));
 }

这样写参数合法性检测，应该足够优雅了吧。

2019-10-13 补充 Optional 的本质，提出若干应用建议。

不过这还没完，上面的两个例子其实还不能完全反应出 Optional 的设计意图。事实上，我们应该更进一步，减少 Optional.ofNullable 的使用。为什么呢？因为 Optional 是被设计成用来代替 null 以表示不确定性的，换句话说，只要一段代码可能产生 null，那它就可以返回 Optional。而我们选择用 Optional 代替 null 的原因，是 Optional 提供了一个把若干依赖前一步结果的处理结合在一起的途径。举个例子，在我们调用一个网站的登录接口的时候，大概会有以下的步骤：

发送 HTTP 请求，得到返回。
（依赖：接口的返回）解析返回，如将 Json 文本形式的返回结果转化为对象形式。
（依赖：解析的结果）判断结果是否成功。
（依赖：若成功调用的结果）取得鉴权令牌。
（依赖：获得的令牌）进行处理。

其中，第 2-5 步的每一个步骤都依赖于前一个步骤，而前一个步骤传递过来的数据都具不确定性（有可能是 null）。所以，我们可以把它们接受的数据都设计成 Optional。第 1-4 步每一个步骤的结果也具备不确定性，所以我们也把它们的结果设计成 Optional。最后到了第 5 步，我们终于要对一切的结果进行处理了：如果成功获得令牌就存储，失败就提示用户。所以这一步，我们采用如 orElse 之类的方法来消除不确定性。于是我们最后的设计就可以是：

结果 String（可能是 null） == 包装 ==> Optional
Optional == 解析 ==> Optional<Json对象>
Optional<Json对象> == Filter 判断成功 ==> Optional<Json对象>
Optional<Json对象> == 取鉴权令牌 ==> Optional
对 Optional 进行处理，消除 Optional

Optional 就像一个处理不确定性的管道，我们在一头丢进一个可能是 null 的东西（接口返回结果），经过层层处理，最后消除不确定性。**Optional 在过程中保留了不确定性，从而把对 null 的处理移到了若干次操作的最后，以减少出现 NPE 错误的可能。**于是，Optional 应用的建议也呼之欲出了：

适用于层级处理（依赖上一步操作）的场合。
产生对象的方法若可能返回 null，可以用 Optional 包装。
尽可能延后处理 null 的时机，在过程中使用 Optional 保留不确定性。
尽量避免使用 Optional 作为字段类型。

最后说句题外话，这种依赖上一步的操作也叫 Continuation。而 Optional 的这种接受并组合多个 Continuation 的设计风格就是 Continuation-passing style（CPS）。

参考资料

使用 Java8 Optional 的正确姿势 – 隔叶黄莺 Unmi Blog (https://unmi.cc/proper-ways-of-using-java8-optional/)

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