Java 8 中的 Optional 类

2025年4月23日 | 7 分钟阅读

Java 在 JDK 8 版本 中引入了一个新的类 Optional。它是一个公共的 final 类，用于处理 Java 应用程序中的 NullPointerException。我们必须导入 java.util 包才能使用这个类。它提供了用于检查特定变量是否有值存在的方法。

Java Optional 类方法

方法	描述
public static <T> Optional<T> empty()	它返回一个空的 Optional 对象。此 Optional 对象不存在值。
public static <T> Optional<T> of(T value)	它返回一个包含指定存在的非 null 值的 Optional 对象。
public static <T> Optional<T> ofNullable(T value)	它返回一个描述指定值的 Optional 对象，如果该值非 null，否则返回一个空的 Optional 对象。
public T get()	如果此 Optional 对象中存在值，则返回该值；否则，抛出 NoSuchElementException。
public boolean isPresent()	如果存在值，则返回 true，否则返回 false。
public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer)	如果存在值，则调用指定的消费者来处理该值，否则什么也不做。
public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate)	如果存在值，并且该值与给定的谓词匹配，则返回一个描述该值的 Optional 对象；否则，返回一个空的 Optional 对象。
public <U> Optional<U> map(Function<? super T,? extends U> mapper)	如果存在值，则将其应用到提供的映射函数，如果结果非 null，则返回一个描述该结果的 Optional 对象。否则，返回一个空的 Optional 对象。
public <U> Optional<U> flatMap(Function<? super T,Optional<U> mapper)	如果存在值，则将其应用到提供的产生 Optional 的映射函数，返回该结果，否则返回一个空的 Optional 对象。
public T orElse(T other)	如果存在值，则返回该值；否则，返回 other。
public T orElseGet(Supplier<? extends T> other)	如果存在值，则返回该值；否则，调用 other 并返回该调用的结果。
public <X extends Throwable> T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X extends Throwable	如果存在值，则返回包含的值；否则，抛出一个由提供的供应商创建的异常。
public boolean equals(Object obj)	指示另一个对象是否“等于”此 Optional 对象。当满足以下条件时，另一个对象被视为相等：它也是一个 Optional 对象，并且；两个实例都没有值，或者；存在的值通过 equals() 方法“相等”。
public int hashCode()	如果存在值，则返回该值的哈希码；如果不存在值，则返回 0。
public String toString()	返回此 Optional 的非空字符串表示形式，适用于调试。确切的表示格式未指定，并且可能因实现和版本而异。

示例：不使用 Optional 的 Java 程序

在以下示例中，我们没有使用 Optional 类。程序将异常终止并抛出 NullPointerException。

文件名：OptionalExample.java

public class OptionalExample {
	public static void main(String[] args) {
		String[] str = new String[10];
		String lowercaseString = str[5].toLowerCase();
		System.out.print(lowercaseString);
	}
}

输出

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
	at lambdaExample.OptionalExample.main(OptionalExample.java:6)

为了避免异常终止，我们使用了 Optional 类。在以下示例中，我们使用了 Optional。因此，我们的程序可以正常执行而不会崩溃。

Java Optional 示例：值不存在时

文件名：OptionalExample.java

import java.util.Optional;
public class OptionalExample {
	public static void main(String[] args) {
		String[] str = new String[10];
		Optional<String> checkNull = Optional.ofNullable(str[5]);
	    if(checkNull.isPresent()){	// check for value is present or not
	    	String lowercaseString = str[5].toLowerCase();
			System.out.print(lowercaseString);
	    }else
	    	System.out.println("string value is not present");
	}
}

输出

string value is not present

Java Optional 示例：值存在时

文件名：OptionalExample.java

import java.util.Optional;
public class OptionalExample {
	public static void main(String[] args) {
		String[] str = new String[10];		
		str[5] = "JAVA OPTIONAL CLASS EXAMPLE";// Setting value for 5th index
		Optional<String> checkNull = Optional.ofNullable(str[5]);
	    if(checkNull.isPresent()){	// It Checks, value is present or not
	    	String lowercaseString = str[5].toLowerCase();
			System.out.print(lowercaseString);
	    }else
	    	System.out.println("String value is not present");
	}
}

输出

java optional class example

另一个 Java Optional 示例

import java.util.Optional;
public class OptionalExample {
	public static void main(String[] args) {
		String[] str = new String[10];		
		str[5] = "JAVA OPTIONAL CLASS EXAMPLE";  // Setting value for 5th index
		Optional<String> checkNull = Optional.ofNullable(str[5]);
		checkNull.ifPresent(System.out::println);	// printing value by using method reference
		System.out.println(checkNull.get());	// printing value by using get method
		System.out.println(str[5].toLowerCase());	
	}
}

输出

JAVA OPTIONAL CLASS EXAMPLE
JAVA OPTIONAL CLASS EXAMPLE
java optional class example

Java Optional 方法示例

文件名：OptionalExample.java

import java.util.Optional;
public class OptionalExample {
	public static void main(String[] args) {
		String[] str = new String[10];		
		str[5] = "JAVA OPTIONAL CLASS EXAMPLE";  // Setting value for 5th index
		// It returns an empty instance of Optional class 
		Optional<String> empty = Optional.empty();
		System.out.println(empty);
		// It returns a non-empty Optional
		Optional<String> value = Optional.of(str[5]);
		// If value is present, it returns an Optional otherwise returns an empty Optional
		System.out.println("Filtered value: "+value.filter((s)->s.equals("Abc")));
		System.out.println("Filtered value: "+value.filter((s)->s.equals("JAVA OPTIONAL CLASS EXAMPLE")));
		// It returns value of an Optional. if value is not present, it throws an NoSuchElementException  
		System.out.println("Getting value: "+value.get());
		// It returns hashCode of the value
		System.out.println("Getting hashCode: "+value.hashCode());
		// It returns true if value is present, otherwise false
		System.out.println("Is value present: "+value.isPresent());
		// It returns non-empty Optional if value is present, otherwise returns an empty Optional
		System.out.println("Nullable Optional: "+Optional.ofNullable(str[5]));
		// It returns value if available, otherwise returns specified value,
		System.out.println("orElse: "+value.orElse("Value is not present"));
		System.out.println("orElse: "+empty.orElse("Value is not present"));
		value.ifPresent(System.out::println);	// printing value by using method reference	
	}
}

输出

Optional.empty
Filtered value: Optional.empty
Filtered value: Optional[JAVA OPTIONAL CLASS EXAMPLE]
Getting value: JAVA OPTIONAL CLASS EXAMPLE
Getting hashCode: -619947648
Is value present: true
Nullable Optional: Optional[JAVA OPTIONAL CLASS EXAMPLE]
orElse: JAVA OPTIONAL CLASS EXAMPLE
orElse: Value is not present
JAVA OPTIONAL CLASS EXAMPLE

当值不存在时使用备用值：orElse() 和 orElseGet()

Java 的 Optional 类中的 orElse() 和 orElseGet() 方法用于在 Optional 对象中包含的值不存在时检索该值。它们的目的相似，但在操作方式上略有不同。下面我们通过一个 Java 程序来看看这两个方法的用法。

文件名：OptionalOrElseExample.java

import java.util.Optional;
public class OptionalOrElseExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Simulating a method that might return null
        String nameFromDatabase = getUserNameFromDatabase();
        // Convert the possibly null string to an Optional
        Optional<String> optionalName = Optional.ofNullable(nameFromDatabase);
        // Using orElse() to provide a default name
        String nameWithOrElse = optionalName.orElse("Default User");
        System.out.println("Name with orElse: " + nameWithOrElse);
        // Using orElseGet() to provide a default name using a Supplier
        String nameWithOrElseGet = optionalName.orElseGet(OptionalOrElseExample::getDefaultUserName);
        System.out.println("Name with orElseGet: " + nameWithOrElseGet);
    }
    // A mock method to simulate database access that might return null
    private static String getUserNameFromDatabase() {
        // return null to simulate the absence of a user
        return null;
    }
    // A method that provides a default username
    private static String getDefaultUserName() {
        // Simulate some expensive computation or fetching operation
        System.out.println("Computing default username...");
        return "Computed Default User";
    }
}

输出

Name with orElse: Default User
Computing default username...
Name with orElseGet: Computed Default User

使用 map() 和 flatMap() 转换 Optional 值

使用 map() 方法

map() 方法将一个函数应用于 Optional 中的值（如果存在）。然后，它将结果包装在一个新的 Optional 中。这对于在值保留在 Optional 容器内的同时转换值很有用。

文件名：OptionalFilterExample.java

import java.util.Optional;
public class OptionalMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Example Optional containing a user's name
        Optional<String> nameOptional = Optional.of("john doe");
        // Use map to convert the name to uppercase
        Optional<String> upperName = nameOptional.map(String::toUpperCase);
        // Print the transformed name if it is present
        upperName.ifPresent(System.out::println); // Output: JOHN DOE
    }
}

输出

JOHN DOE

使用 flatMap() 方法

flatMap() 方法将一个函数应用于 Optional 中的值，并且该函数必须返回一个 Optional。这对于避免嵌套的 Optional（例如 Optional<Optional<T>>）结构很有用，而是得到一个扁平的 Optional<T> 结构。

文件名：OptionalFlatMapExample.java

import java.util.Optional;
public class OptionalFlatMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Example Optional containing a user's name
        Optional<String> nameOptional = Optional.of("john doe");
        // Use flatMap to get the length of the name, wrapped in an Optional
        Optional<Integer> nameLength = nameOptional.flatMap(name -> Optional.of(name.length()));
        // Print the length if present
        nameLength.ifPresent(length -> System.out.println("Name length: " + length)); // Output: Name length: 8
    }
}

输出

Name length: 8

使用 filter() 方法有条件地返回值

Java 的 Optional 类中的 filter() 方法提供了一种根据谓词有条件地返回值的方法。如果 Optional 中存在一个值并且它与谓词匹配，则按原样返回 Optional；如果该值不匹配谓词，则返回一个空的 Optional。此方法对于在 Optional 操作链中应用条件逻辑而无需显式 null 检查或条件语句很有用。

filter() 方法的基本用法

这是一个示例，演示了如何使用 filter() 来检查包含值上的条件。我们将创建一个场景，检查用户名为“admin”并根据该检查执行操作。

文件名：OptionalFilterExample.java

import java.util.Optional;
public class OptionalFilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Example Optional containing a username
        Optional<String> userOptional = Optional.of("admin");
        // Use filter to check if the username is "admin"
        Optional<String> filteredUser = userOptional.filter(username -> username.equals("admin"));
        // Act based on the presence of the value
        filteredUser.ifPresent(username -> System.out.println("User is an admin"));
        // Output: User is an admin
        // Let's check with a different username
        Optional<String> anotherUser = Optional.of("john");
        Optional<String> filteredAnotherUser = anotherUser.filter(username -> username.equals("admin"));
        // This will print nothing since the filter condition is not met
        filteredAnotherUser.ifPresent(username -> System.out.println("User is an admin"));
    }
}

输出

User is an admin

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Java 8 中的 Optional 类

Java Optional 类方法

示例：不使用 Optional 的 Java 程序

Java Optional 示例：值不存在时

Java Optional 示例：值存在时

另一个 Java Optional 示例

Java Optional 方法示例

当值不存在时使用备用值：orElse() 和 orElseGet()

使用 map() 和 flatMap() 转换 Optional 值

使用 map() 方法

使用 flatMap() 方法

使用 filter() 方法有条件地返回值

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