Java 中 NullPointerException 的完美解决方案

null在Java中带来的麻烦

我相信所有的Java程序猿一定都遇到过 NullPointerException ，空指针在Java程序中是最常见的，也是最烦人的；它让我们很多程序猿产生了根深蒂固的感觉，所有可能产生空指针的地方都得加上 if-else 检查，但是这带给我们很多麻烦。

• Java本身是强类型的，但是null破坏了这个规则，它可以被赋值给任何对象

• Java的设计是让程序猿对指针无感知，但是null指针是个例外

• 它会是代码变得很臃肿，到处都充斥着 if-else 的空检查，甚至是多层嵌套，代码可读性下降
• null本身毫无意义，表示不了 无

前两点不需要特别的说明，后两点举个例子来说明一下：假如一个人拥有一个手机，每个手机都有生成厂商，每个厂商都会有个名字，用类表示的话：

public class Person { 
    private Phone phone; 
 
    public Phone getPhone() { 
        return phone; 
    } 
} 
 
public class Phone { 
    private Producer producer; 
 
    public Producer getProducer() { 
        return producer; 
    } 
} 
 
public class Producer { 
    private String name; 
 
    public String getName() { 
        return name; 
    } 
} 

在这个例子中，假如我们需要取到手机生成厂商的名字

public String getPhoneProducerName(Person person) { 
    return person.getPhone().getProducer().getName(); 
} 

由于不一定每个人都会有一个手机，所有在调用 getProducer() 时可能会出现 NullPointerException 。

一门设计语言本来就是来描述世界的，在这个事例中有的人有手机，有的人也可能没有手机，所以在调用 person.getPhone() 返回的值就应该包含有和无这两种情况，现在通过返回 null 来表示无，但是在调用 getProducer() 却又会抛出异常，这样就不太符合现实逻辑；所以把 null 来用来表示 无 不合适

在遇到这种情况通常的做法是做null检查,甚至是每个地方可能发生null指针的做检查。

public String getPhoneProducerName(Person person) { 
    if (person.getPhone() == null) { 
        return "无名字"; 
    } 
    if (person.getPhone().getProducer() == null) { 
        return "无名字"; 
    } 
    return person.getPhone().getProducer().getName(); 
} 

这里我已经试图在减少代码的层级，如果使用的是 if-else ，代码的层级会更深，代码可读性下降。

Optional的简单介绍

吐槽了那么多现状的不好，现在可以祭出我们的解决方案了 Optional ；千呼万唤始出来，犹抱琵琶半遮面；那 Optional 到底是个什么东西，我们一起来逐步解开它的面纱。

Optional 本身只是对对象的简单包装，如果对象为空，那么会构建一个空的 Optional ；这样一来 Optional 就包含了存在和不存在两个情况, 接下来可以看下上面的例子改过之后

public class Person { 
    private Optional<Phone> phone; 
 
    public Optional<Phone> getPhone() { 
        return phone; 
    } 
} 
 
public class Phone { 
    private Producer producer; 
 
    public Producer getProducer() { 
        return producer; 
    } 
} 
 
public class Producer { 
    private String name; 
 
    public String getName() { 
        return name; 
    } 
} 

由于有的人可能没有手机，有的人有，所以 Phone 需要用 Optional 包装起来；手机本身一定会有生产的厂商，厂商一定会有一个名字，所以这两个不需要用 Optional 包装起来。这里我们会发现使用了 Optional 会丰富代码的语义，让代码更加符合现实。

而当我们在调用 phone.getProducer().getName() 的时候不需要做null指针的检查，如果说在这里发生了 NullPointerException ，说明这里数据本身是有问题的，不符合现实，就应该让问题暴露出来，而不是像上面的代码一样把问题掩盖。

Optional的常用方法使用

1. Optional的创建方法

Optional<Person> empty = Optional.empty();  //申明一个空的Optional 
Optional<Person> person = Optional.of(new Person()); //包装Person 
Optional<Person> person2 = Optional.of(null); //不允许的操作，传入null 会抛出空指针异常 
Optional<Person> optionalPerson = Optional.ofNullable(null); //允许传null, 返回一个空的Optional 

2. Optional值的获取方式

• map、flatMap 首先我们重新定义一下Phone类，除了有生产厂商之外，还有个型号；

public class Phone { 
    private String model; 
    private Producer producer; 
 
    public Producer getProducer() { 
        return producer; 
    } 
    public String getModel() { 
        return model; 
    } 
} 

当我们需要获取到手机的型号的时候可以这样：

Optional<Phone> optionalPhone = Optional.of(new Phone()); 
Optional<String> model = optionalPhone.map(Phone::getModel); 

当我们需要通过Person对象获取到Phone的型号，会想到这样：

Optional<Person> optionalPerson = Optional.of(new Person()); 
optionalPerson.map(Person::getPhone).map(Phone::getModel); 

当我们写出来的时候发现编译器不能通过。是因为 Person::getPhone 返回的是一个 Optional<Phone> ，调用 optionalPerson.map(Person::getPhone) 返回的就是 Optional<Optional<Phone>> ，所以再 .map 的就无法拿到手机型号，那如何能够让返回的结果不是 Optional<Optional<Phone>> ，而是 Optional<Phone> 呢？

这里需要用到另一个方法 flatMap 。 flatMap 和 map 的区别，我在刚开始学习的时候，看到了网上的各种解释都很绕，看的很晕，最后直接打开源码来看，发现实现很简单，很容易理解，来看下源码：

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

map 方法在返回的时候会包装一层 Optional ； flatMap 在返回的时候直接把函数的返回值返回了，函数的结果必须是 Optional ；那么在前面的例子中我们直接调用 flatMap 返回的结果就是 Optional<Phone>

Optional<Person> optionalPerson = Optional.of(new Person()); 
optionalPerson.flatMap(Person::getPhone).map(Phone::getModel); 

• 取出 Optional 中的值对象：get、orElse、orElseGet、orElseThrow、ifPresent

1. get() : 当你明确知道Optional中有值的话可以直接调用该方法，当Optional中没有值是该方法会抛出异常 NoSuchElementException ;所以当如果存在空值的话建议就不要调用该方法，因为这样和做null检查就没有区别了

2. orElse(T other) : 提供一个默认值，当值不存在是返回这个默认值

3. orElseGet(Supplier<? extends T> other) : 当值不存在的时候会调用supper函数，如果说返回这个默认值的逻辑较多，那么调用这个方法比较合适；

4. orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) : 当值为空时会抛出一个自定义的异常

5. ifPresent(Consumer<? super T> consumer) : 当值不为空是会调用 consumer 函数，如果值为空，那么这个方法什么都不做

• filter 过滤出满足条件的对象 假如我们需要过滤出手机型号 IOS 的手机，并打印出型号，代码如下：

Person person = new Person(Optional.of(new Phone("IOS"))); 
        Optional<Person> optionalPerson = Optional.of(person); 
        optionalPerson.flatMap(Person::getPhone) 
                .filter(phone -> "IOS".equals(phone.getModel())) 
                .map(Phone::getModel) 
                .ifPresent(System.out::println); 

1. 我们讨论了null在Java程序的问题

2. 介绍Java8中引入了 Optional 来表示有和无的情况以及初始化的方式
3. 举例说明了 Optional 中经常使用到的方法