扣丁学堂盘点Java8中Optional的一些常见错误用法总结

2018-07-30 15:01:53 552浏览

今天扣丁学堂Java培训老师给大家介绍一下关于Java8中Optional的一些常见错误用法汇总，首先Java8引入的Optional类型，基本是把它当作null值优雅的处理方式。其实也不完全如此，Optional在语义上更能体现有还是没有值。所以它不是设计来作为null的替代品，如果方法返回null值表达了二义性，没有结果或是执行中出现异常。

在Oracle做Java语言工作的BrianGoetz在StackOverflow回复ShouldJava8gettersreturnoptionaltype?中讲述了引入Optional的主要动机。

Our intention was to provide a limited mechanism for library method return types where there needed to be a clear way to represent “no result”, and using null for such was overwhelmingly likely to cause errors.

说的是Optional提供了一个有限的机制让类库方法返回值清晰的表达有与没有值，避免很多时候null造成的错误。并非有了Optional就要完全杜绝NullPointerException。

在Java8之前一个实践是方法返回集合或数组时，应返回空集合或数组表示没有元素;而对于返回对象，只能用null来表示不存在，现在可以用Optional来表示这个意义。

自Java8于2014-03-18发布后已5年有余，这里就列举几个我们在项目实践中使用Optional常见的几个用法。

Optional类型作为字段或方法参数

这儿把Optional类型用为字段(类或实例变量)和方法参数放在一起来讲，是因为假如我们使用IntelliJIDEA来写Java8代码，IDEA对于Optional作为字段和方法参数会给出同样的代码建议：

Reports any uses of java.util.Optional<T> , java.util.OptionalDouble , java.util.OptionalInt , java.util.OptionalLong or com.google.common.base.Optional as the type for a field or parameter. Optional was designed to provide a limited mechanism for library method return types where there needed to be a clear way to represent "no result". Using a field with type java.util.Optional is also problematic if the class needs to be Serializable , which java.util.Optional is not.

不建议用任何的Optional类型作为字段或参数，Optional设计为有限的机制让类库方法返回值清晰的表达"没有值"。Optional是不可被序列化的，如果类是可序列化的就会出问题。

上面其实重复了Java8引入Optional的意图，我们还有必要继续深入理解一下为什么不该用Optional作为字段或方法参数。

当我们选择Optional类型而非内部包装的类型后，应该是假定了该Optional类型不为null，否则我们在使用Optional字段或方法参数时就变得复杂了，需要进行两番检查。

public class User {
 private String firstName;
 private Optional<String> middleName = Optional.empty();
 private String lastName;
  
 public void setMiddleName(Optional<String> middleName) {
  this.middleName = middleName;
 }
  
 public String getFullName() {
  String fullName = firstName;
  if(middleName != null) {
   if(middleName.isPresent()){
    fullName = fullName.concat("." + middleName.get());
  }
  
  return fullName.concat("." + lastName);
 }
}

由于middleName的setter方法，我们可能造成middleName变为null值，所以在构建fullName时必须两重检查。

并且在调用setMiddleName(...)方法时也有些累赘了

user.setMiddleName(Optional.empty());
user.setMiddleName(Optional.of("abc"));

而如果字段类型非Optional类型，而传入的方法参数为Optional类型，要进行赋值的话

private String middleName;
 
public void updateMiddleName(Optional<String> middleName) {
 if(middleName != null) {
  this.middleName = middleName.orElse(null);
 } else {
  this.middleName = null;
 }
}

前面两段代码如果应用Optional.ofNullable(...)包裹Optional来替代if(middleName!=null)就更复杂了。

对于本例直接用String类型的middleName作为字段或方法参数就行，null值可以表达没有middleName。如果不允许null值middleName,显式的进行入口参数检查而拒绝该输入--抛出异常。

利用Optional过度检查方法参数

这一Optional的用法与之前的可能为null值的方法参数，不分清红皂白就用if...else检查，总有一种不安全感，步步惊心，结果可能事与愿违。

public User getUserById(String userId) {
 if(userId != null) {
  return userDao.findById(userId);
 } else {
  return null;
 }
}

只是到了Java8改成了用Optional

return if(Optional.ofNullable(userId)
 .map(id -> userDao.findById(id))
 .orElse(null);

上面两段代码其实是同样的问题，如果输入的userId是null值不调用findById(...)方法而直接返回null值，这就有两个问题

userDao.findById(...)
getUserById(userId)

这种情况下立即抛出NullPointerException是一个更好的主意，参考下面的代码

public User getUserById(String userId) { //抛出出 NullPointerException 如果 null userId
 return userDao.findById(Objects.requireNoNull(userId, "Invalid null userId");
}
  
//or
public User getUserById(String userId) { //抛出 IllegalArgumentException 如果 null userId
 Preconditions.checkArgument(userId != null, "Invalid null userId");
 return userDao.findById(userId);
}

即使用了Optional的orElseThrow抛出异常也不能明确异常造成的原因，比如下面的代码

public User getUserById(String userId) {
 return Optional.ofNullable(userId)
  .map(id -> userDao.findById(id))
  orElseThrow(() -> 
   new RuntimeException("userId 是 null 或 findById(id) 返回了 null 值"));
}

纠正办法是认真的审视方法的输入参数，对不符合要求的输入应立即拒绝，防止对下层的压力与污染，并报告出准确的错误信息，以有利于快速定位修复。

Optional.map(...)中再次null值判断

假如有这样的对象导航关系user.getOrder().getProduct().getId(),输入是一个user对象

String productId = Optional.ofNullable(user)
 .map(User::getOrder)
 .flatMap(order -> Optional.ofNullable(order.getProduct())) //1
 .flatMap(product -> Optional.ofNullable(product.getId())) //2
 .orElse("");

#1和#2中应用flatMap再次用Optional.ofNullable()是因为担心order.getProduct()或product.getId()返回了null值，所以又用Optional.ofNullable(...)包裹了一次。代码的执行结果仍然是对的，代码真要这么写的话真是Oracle的责任。这忽略了Optional.map(...)的功能，只要看下它的源代码就知道

public<U> Optional<U> map(Function<? super T, ? extends U> mapper) {
 Objects.requireNonNull(mapper);
 if (!isPresent())
  return empty();
 else {
  return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));
 }
}

map(...)函数中已有考虑拆解后的null值，因此呢flatMap中又Optional.ofNullable是多余的，只需简单一路用map(...)函数

String productId = Optional.ofNullable(user)
 .map(User::getOrder)
 .map(order -> order.getProduct()) //1
 .map(product -> product.getId()) //2
 .orElse("");

Optional.ofNullable应用于明确的非null值

如果有时候只需要对一个明确不为null的值进行Optional包装的话，就没有必要用ofNullable(...)方法，例如

public Optional<User> getUserById(String userId) {
 if("ADMIN".equals(userId)) {
  User adminUser = new User("admin");
  return Optional.ofNullable(adminUser); //1
 } else {
  return userDao.findById(userId);
 }
}

在代码#1处非常明确adminUser是不可能为null值的，所以应该直接用Optional.of(adminUser)。这也是为什么Optional要声明of(..)和ofNullable(..)两个方法。看看它们的源代码：

public static <T> Optional<T> of(T value) {
 return new Optional<>(value);
}
 
public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
 return value == null ? empty() : of(value);
}

知道被包裹的值不可能为null时调用ofNullable(value)多了一次多余的null值检查。相应的对于非null值的字面常量

Optional.ofNullable(100); //这样不好
Optional.of(100);   //应该这么用

要理解Optional的设计用意，所以语意上应用它来表达有/无结果，不适于作为类字段与方法参数倾向于方法返回单个对象，用Optional类型表示无结果以避免null值的二义性Optional进行方法参数检查不能掩盖了错误，最好是明确非法的参数输入及时抛出输入异常对于最后两种不正确的用法应熟悉Optional的源代码实现就能规避。

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