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Optional ​

概述 ​

Optional 是 JDK 8 引入的容器类（java.util.Optional），用于表示「可能有值，可能没有值」的单一结果。它不替代所有 null，而是为方法返回值提供一种显式表达「无值」的方式，从而减少直接使用 null 导致的空指针异常（NPE），并让调用方必须显式处理「无值」情况。

通俗理解：一个方法返回 Optional<User>，就是在告诉调用方「我可能给你一个 User，也可能没有」；调用方通过 isPresent()、orElse()、ifPresent() 等方式安全地处理这两种情况，而不是拿到一个可能为 null 的引用再去判空。

前置建议

已掌握 泛型（如 Optional<T>）和 Lambda 表达式。Optional 常与 Stream API 的 findFirst()、findAny() 等配合使用。

为什么需要 Optional ​

在 JDK 8 之前，方法若可能「没有结果」，通常返回 null，调用方容易忘记判空而导致 NPE：

java
// 可能返回 null，调用方若忘记判空就会 NPE
public User findUserById(long id) {
    // ...
    return user;  // 或 return null;
}

// 调用处：若 getAddress() 也可能为 null，链式调用易 NPE
String city = findUserById(1).getAddress().getCity();  // 危险！

使用 Optional 后，无值被显式建模，编译器无法帮你强制处理，但 API 设计上会促使调用方用 orElse、ifPresent 等方式处理空情况：

java
public Optional<User> findUserById(long id) {
    // ...
    return Optional.ofNullable(user);
}

// 调用处：必须考虑「无用户」的情况
Optional<User> opt = findUserById(1);
String city = opt
    .map(User::getAddress)
    .map(Address::getCity)
    .orElse("未知");

创建 Optional ​

方法说明
Optional.of(value)创建包含非 null 值的 Optional；若传入 null 会立刻抛出 NullPointerException
Optional.ofNullable(value)若 value 为 null 则得到空 Optional，否则包含该值（最常用）
Optional.empty()得到空的 Optional 实例
java
Optional<String> a = Optional.of("hello");           // 有值
Optional<String> b = Optional.ofNullable(null);       // 空
Optional<String> c = Optional.empty();               // 空

// Optional.of(null) 会抛出 NPE，不要对可能为 null 的变量使用 of

提示

方法返回值可能为 null 时，用 Optional.ofNullable(result) 包装；确定不为 null 时用 Optional.of(result)。若本来就没有值，直接返回 Optional.empty()。

基本用法：判断与取值 ​

判断是否有值 ​

java
Optional<String> opt = Optional.ofNullable(getMessage());

if (opt.isPresent()) {
    System.out.println(opt.get());
}
  • isPresent()：有值返回 true，空则 false。
  • get()：有值时返回该值；空时抛出 NoSuchElementException，因此应先判空或改用下面更安全的 API。

注意

尽量避免「先 isPresent() 再 get()」的写法，更推荐用 orElse、ifPresent、orElseThrow 等，减少漏判或冗长代码。

版本说明

Optional.isEmpty()（与 isPresent() 相反）自 JDK 11 提供；JDK 8 中请用 !optional.isPresent()。

安全取值：orElse、orElseGet、orElseThrow ​

无值时的默认值或替代行为：

java
Optional<String> opt = Optional.ofNullable(getMessage());

// 无值时使用默认值（默认值会先求值）
String s1 = opt.orElse("default");

// 无值时用 Lambda 计算默认值（仅无值时才调用，适合昂贵计算）
String s2 = opt.orElseGet(() -> computeDefault());

// 无值时抛出异常（常用于「必须有值」的业务场景）
String s3 = opt.orElseThrow(() -> new IllegalStateException("缺少必填项"));
方法行为
orElse(T other)无值时返回 other；other 会先求值
orElseGet(Supplier<? extends T>)无值时调用 Supplier 得到结果；无值才调用，适合昂贵计算
orElseThrow(Supplier<? extends X>)无值时抛出异常（JDK 10+ 有无参重载 orElseThrow()，无值抛 NoSuchElementException）

条件执行：ifPresent 与 ifPresentOrElse ​

有值时才执行一段逻辑，无需手写 if (opt.isPresent()) { ... }：

java
Optional<String> opt = Optional.ofNullable(getMessage());

// 有值时执行 Lambda，无值什么都不做
opt.ifPresent(s -> System.out.println("消息: " + s));

// JDK 9+：有值执行第一个 Lambda，无值执行第二个
opt.ifPresentOrElse(
    s -> System.out.println("消息: " + s),
    () -> System.out.println("无消息")
);

链式转换：map 与 flatMap ​

在「有值」的前提下做转换，无值则整条链仍为空 Optional：

java
Optional<User> userOpt = findUserById(1);

// 从 Optional<User> 得到 Optional<String>（例如用户名的长度）
Optional<Integer> lenOpt = userOpt.map(User::getName).map(String::length);

// 若 getUserName() 返回的是 Optional<String>，用 flatMap 避免 Optional<Optional<String>>
Optional<String> nameOpt = userOpt.flatMap(User::getNickName);
  • map(Function)：有值时用函数做一次转换，得到 Optional<U>；无值则得到 Optional.empty()。
  • flatMap(Function<T, Optional<U>>)：有值时用函数得到另一个 Optional，结果被「压平」为 Optional<U>，避免嵌套 Optional<Optional<U>>。

示例：组合多个可能为空的步骤：

java
// 获取用户所在城市，任一步无值则结果为 empty
Optional<String> cityOpt = findUserById(1)
    .map(User::getAddress)
    .map(Address::getCity);
String city = cityOpt.orElse("未知");

过滤：filter ​

有值且满足条件才保留，否则变为空 Optional：

java
Optional<User> opt = findUserById(1);
Optional<User> adult = opt.filter(u -> u.getAge() >= 18);
adult.ifPresent(u -> System.out.println(u.getName()));

完整示例 ​

示例 1：根据 ID 查用户并打印名称 ​

java
public void printUserName(long id) {
    findUserById(id)
        .map(User::getName)
        .ifPresent(name -> System.out.println("用户: " + name));
}

示例 2：无值时使用默认值或抛异常 ​

java
// 配置项：无则用默认值
String timeout = Optional.ofNullable(System.getProperty("app.timeout"))
    .orElse("30");

// 必填项：无则抛业务异常
String id = Optional.ofNullable(request.getParameter("id"))
    .orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("缺少参数 id"));

示例 3：与 Stream 结合（findFirst / findAny） ​

java
List<User> users = getUsers();
Optional<User> first = users.stream()
    .filter(u -> u.getAge() >= 18)
    .findFirst();
first.ifPresent(u -> System.out.println(u.getName()));

注意事项 ​

不要用 Optional 做成员变量

Optional 的设计意图是方法返回值，而不是字段。将 Optional 作为类的成员变量会增加无谓的包装、序列化与语义歧义，不推荐。字段「可能为 null」时，保持为可空类型，在 getter 中如需可返回 Optional.ofNullable(field)。

不要用 Optional 替代所有 null

方法内部实现、局部变量、参数等不必强行改为 Optional；集合「可能为空」应用空集合而非 Optional<List<T>>。Optional 用在可能无单一结果的返回值上最能体现价值。

避免无判空就调用 get()

空 Optional 上调用 get() 会抛出 NoSuchElementException。优先使用 orElse、orElseThrow、ifPresent、map 等 API，避免「先 isPresent 再 get」或直接 get。

提示

链式调用时，任一步得到空 Optional，后续 map/filter 都会跳过，最终得到 empty，用 orElse/orElseThrow 收尾即可，代码简洁且安全。

相关链接 ​

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