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在編程世界中，「空指針異常（NullPointerException）」無疑是我們最常遇到的"罪魁禍首"之一。它像一片隱蔽的地雷，靜靜地等待著我們不小心地踏入，給我們的代碼帶來潛在的威脅。這種問題雖然看似微小，但卻無法忽視。甚至可能對整個程序的穩定性產生重大影響。

為了應對這個長久以來困擾開發者的問題，JAVA 8 版本引入了一個強大的工具——Optional 類。

Optional 不僅僅是一個容器，它更是一種編程理念的轉變，讓我們可以用更優雅的方式處理可能為空的情況。

在本篇博客中，我將向大家介紹 JDK Optional 類及其使用方法，幫助你從根本上杜絕空指針異常，提升代碼質量。

Optional 介紹

Optional 類是一個容器對象，它可以包含或不包含非空值。如果一個對象可能為空，那么我們就可以使用 Optional 類來代替該對象。

Optional 類型的變量可以有兩種狀態：存在值和不存在值。

Optional類有兩個重要的方法：of和ofNullable：

• of方法用于創建一個非空的Optional對象，如果傳入的參數為null，則會拋出NullPointerException異常。
• ofNullable方法用于創建一個可以為空的Optional對象。如果傳入的參數為空，則返回一個空的Optional對象。當 Optional 對象存在值時，調用 get() 方法可以返回該值，當 Optional 對象不存在值時，調用 get() 方法會拋出 NoSuchElementException 異常。

下面是一個使用 Optional 類的例子：

Optional<String> optional = Optional.of("Hello World");
System.out.println(optional.get()); //輸出 Hello World

在上面的例子中，我們首先使用 of() 方法創建了一個包含字符串 "Hello World" 的 Optional 對象，然后使用 get() 方法獲取該對象的值并將其打印出來。

注意，如果我們嘗試創建一個 null 值的 Optional 對象，則會拋出 NullPointerException 異常。

在使用 Optional 類時，我們應該盡量避免使用 isPresent() 和 get() 方法，因為這些方法可能會引起空指針異常。比較推薦使用Optional.ofNullable()來創建一個Optional 對象。

Optional 使用

創建 Optional 對象

我們可以使用以下幾種方式來創建 Optional 對象：

• Optional.of(value)：創建一個包含非空值的 Optional 對象。
• Optional.empty()：創建一個不包含任何值的空 Optional 對象。
• Optional.ofNullable(value)：創建一個可能包含 null 值的 Optional 對象。如果 value 不為 null，則該方法會創建一個包含該值的 Optional 對象；否則，創建一個空 Optional 對象。

下面是一個使用 Optional.ofNullable() 方法的例子：

String str = null;
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(str);
System.out.println(optional.isPresent()); //輸出 false

在上面的例子中，我們首先聲明了一個空字符串 str，并將其賦值為 null。然后，我們使用 ofNullable() 方法創建了一個 Optional 對象。由于 str 是 null，因此創建的 Optional 對象也是空的。最后，我們使用 isPresent() 方法檢查 Optional 對象是否包含值。

orElse()與orElseGet()

orElse()方法接收一個參數，即為默認值。如果Optional對象中的值不為空，則返回該值，否則返回傳入的默認值。具體用法如下：

Optional<String> optional = Optional.ofNullable(null);
String result = optional.orElse("default");
System.out.println(result); // 輸出 "default"

orElseGet()方法與orElse()方法類似，也是用于獲取默認值的方法。但是，orElseGet()方法接收的參數是一個「Supplier函數式接口」，用于在需要返回默認值時生成該值。具體用法如下：

Optional<String> optional = Optional.ofNullable(null);
String result = optional.orElseGet(() -> "default");
System.out.println(result); // 輸出 "default"

orElse() 和 orElseGet()的區別

orElse() 和 orElseGet()特別相似，有必要抽離出來講下他們之間的區別。

orElse() 方法無論 Optional 對象是否為空都會執行，因此它總是會創建一個新的對象。orElseGet() 方法只有在 Optional 對象為空時才會執行，因此它可以用來延遲創建新的對象。

用一個例子感受一下：

    @Test
    void test() {
        System.out.println("--------不為null的情況----------");
        //不為 null
        String str1 = "hello";
        String result11 = Optional.ofNullable(str1).orElse(get(str1 + ":orElse()方法被執行了"));
        String result12 = Optional.ofNullable(str1).orElseGet(() -> get(str1 + ":orElseGet()方法被執行了"));
        System.out.println(result11);
        System.out.println(result12);
        System.out.println("--------為null的情況----------");
        //為 null
        String str2 = null;
        String result21 = Optional.ofNullable(str2).orElse(get(str1 + ":orElse()方法被執行了"));
        String result22 = Optional.ofNullable(str2).orElseGet(() -> get(str2 + ":orElseGet()方法被執行了"));
        System.out.println(result21);
        System.out.println(result22);
    }


    public String get(String name) {
        System.out.println(name);
        return name;
    }

輸出結果如下：

--------不為null的情況----------
hello:orElse()方法被執行了
hello
hello
--------為null的情況----------
hello:orElse()方法被執行了
null:orElseGet()方法被執行了
hello:orElse()方法被執行了
null:orElseGet()方法被執行了

因此，一般來說，如果你希望在 Optional 對象為空時才創建新的對象，可以使用 orElseGet() 方法。否則，如果你希望總是創建新的對象，無論 Optional 對象是否為空，可以使用 orElse() 方法，通常來說orElseGet()更佳，個人也是推薦使用orElseGet()。

map()與flatMap()

map() 方法接受一個函數作為參數，該函數將被應用于 Optional 對象中的值。如果 Optional 對象存在值，則將該值傳遞給函數進行轉換，否則返回一個空 Optional 對象。

下面是一個使用 map() 方法的例子：

String str = "Hello";
Optional<String> optional = Optional.of(str);
Optional<String> upperCaseoptional = optional.map(String::toUpperCase);
System.out.println(upperCaseOptional.get()); //輸出 HELLO

在上面的例子中，我們首先使用 of() 方法創建了一個包含字符串 "Hello" 的 Optional 對象。然后，我們使用 map() 方法將該字符串轉換為大寫形式，并將結果存儲到另一個 Optional 對象 upperCaseOptional 中。最后，我們使用 get() 方法獲取 upperCaseOptional 對象中的值并打印出來。

flatMap() 方法與 map() 方法類似，都接受一個函數作為參數。但是，flatMap() 方法返回的是一個 Optional 類型的值。如果函數返回的是一個 Optional 對象，則該方法會將其"展開"，否則返回一個空 Optional 對象。

下面是一個使用 flatMap() 方法的例子：

String str = "hello world";
Optional<String> optional = Optional.of(str);
Optional<Character> result = optional.flatMap(s -> {
    if (s.length() > 0)
        return Optional.of(s.charAt(0));
    else
        return Optional.empty();
});
System.out.println(result.get()); //輸出 h

在上面的例子中，我們首先創建了一個包含字符串 "hello world" 的 Optional 對象。然后，我們使用 flatMap() 方法將該字符串轉換為第一個字符，并將結果存儲到另一個 Optional 對象 result 中。最后，我們使用 get() 方法獲取 result 對象中的值并打印出來。

filter()

filter() 方法接受一個「謂詞（Predicate）」作為參數，返回一個 Optional 類型的值。如果 Optional 對象存在值且滿足謂詞的條件，則返回該 Optional 對象，否則返回一個空 Optional 對象。

下面是一個使用 filter() 方法的例子：

Integer number = 10;
Optional<Integer> optional = Optional.of(number);
Optional<Integer> result = optional.filter(n -> n % 2 == 0);
System.out.println(result.isPresent()); //輸出 true

在上面的例子中，我們首先創建了一個包含整數 10 的 Optional 對象。然后，我們使用 filter() 方法過濾出該數字是否為偶數，并將結果存儲到另一個 Optional 對象 result 中。最后，我們使用 isPresent() 方法檢查 result 對象是否存在值。

常用方法

我們已經介紹了Optional類的幾種常用方法。除此之外，我們這里再逐一列舉和解析其他方法。

在這篇文章中，我們深入探討了Java的Optional類及其在編程實踐中的應用。通過使用Optional，我們可以更有效地處理可能存在的空值情況，從而避免運行時的NullPointException。雖然它引入了額外的復雜性，但如果正確使用，它可以提供更清晰、更易于維護的代碼。

但是，重要的是要記住，Optional并不是解決所有問題的銀彈。像所有工具一樣，我們需要了解它的優點和局限性，并確保在適當的場景下使用它。

編程始終是一個學習和探索的過程，Optional只是我們工具箱中的一個工具。希望通過本文，你對如何利用Java的Optional類有了更全面的理解。