Java GC面试题及答案（第5题）

● Java8 中的 Optional 类的解析

身为一名Java程序员，大家可能都有这样的经历：调用一个方法得到了返回值却不能直接将返回值作为参数去调用别的方法。我们首先要判断这个返回值是否为null，只有在非空的前提下才能将其作为其他方法的参数。这正是一些类似Guava的外部API试图解决的问题。一些JVM编程语言比如Scala、Ceylon等已经将对在核心API中解决了这个问题。在之前一篇文章中，介绍了Scala是如何解决了这个问题。

新版本的Java，比如Java 8引入了一个新的Optional类。Optional类的Javadoc描述如下：

这是一个可以为null的容器对象。如果值存在则isPresent()方法会返回true，调用get()方法会返回该对象。

下面会逐个探讨Optional类包含的方法，并通过一两个示例展示如何使用。

方法1：Optional.of()

作用：为非null的值创建一个Optional。

说明：of方法通过工厂方法创建Optional类。需要注意的是，创建对象时传入的参数不能为null。如果传入参数为null，则抛出NullPointerException。

/调用工厂方法创建 Optional 实例
Optional<String> name = Optional.of("Sanaulla");
//传入参数为 null,抛出 NullPointerException.
Optional<String> someNull = Optional.of(null);

方法2：Optional.ofNullable()

作用：为指定的值创建一个Optional，如果指定的值为null，则返回一个空的Optional。说明：ofNullable与of方法相似，唯一的区别是可以接受参数为null的情况。

//下面创建了一个不包含任何值的 Optional 实例
//例如,值为'null'
Optional empty = Optional.ofNullable(null);

方法3：Optional.isPresent()

作用：判断预期值是否存在

说明：如果值存在返回true，否则返回false。

//isPresent 方法用来检查 Optional 实例中是否包含值
Optional<String> name = Optional.of("Sanaulla");
if (name.isPresent()) {
    //在 Optional 实例内调用 get()返回已存在的值
    System.out.println(name.get());//输出 Sanaulla
}

方法4：Optional.get()

作用：如果Optional有值则将其返回，否则抛出NoSuchElementException。

说明：上面的示例中，get方法用来得到Optional实例中的值。下面我们看一个抛出NoSuchElementException的例子

//执行下面的代码会输出：No value present
try {
    Optional empty = Optional.ofNullable(null);
    //在空的 Optional 实例上调用 get(),抛出 NoSuchElementException System.out.println(empty.get());
} catch (NoSuchElementException ex) {
    System.out.println(ex.getMessage());
}

方法5：Optional.ifPresent()

作用：如果Optional实例有值则为其调用consumer，否则不做处理

说明：要理解ifPresent方法，首先需要了解Consumer类。简答地说，Consumer类包含一个抽象方法。该抽象方法对传入的值进行处理，但没有返回值。Java8支持不用接口直接通过lambda表达式传入参数，如果Optional实例有值，调用ifPresent()可以接受接口段或lambda表达式

//ifPresent 方法接受 lambda 表达式作为参数。
//lambda 表达式对 Optional 的值调用 consumer 进行处理。
Optional<String> name = Optional.of("Sanaulla");
name.ifPresent((value) -> {
    System.out.println("The length of the value is: " + value.length());
});

方法6：Optional.orElse()

作用：如果有值则将其返回，否则返回指定的其它值。

说明：如果Optional实例有值则将其返回，否则返回orElse方法传入的参数。示例如下：

Optional<String> name = Optional.of("Sanaulla");
Optional<String> someNull = Optional.of(null);
//如果值不为 null,orElse 方法返回 Optional 实例的值。
//如果为 null,返回传入的消息。
//输出：There is no value present!
System.out.println(empty.orElse("There is no value present!"));
//输出：Sanaulla
System.out.println(name.orElse("There is some value!"));

方法7：Optional.orElseGet()

作用：如果有值则将其返回，否则返回指定的其它值。

说明：orElseGet与orElse方法类似，区别在于得到的默认值。orElse方法将传入的字符串作为默认值，orElseGet方法可以接受Supplier接口的实现用来生成默认值

Optional<String> name = Optional.of("Sanaulla");
Optional<String> someNull = Optional.of(null);
//orElseGet 与 orElse 方法类似,区别在于 orElse 传入的是默认值,
//orElseGet 可以接受一个 lambda 表达式生成默认值。
//输出：Default Value
System.out.println(empty.orElseGet(() -> "Default Value"));
//输出：Sanaulla
System.out.println(name.orElseGet(() -> "Default Value"));

方法8：Optional.orElseThrow()

作用：如果有值则将其返回，否则抛出supplier接口创建的异常。

说明：在orElseGet方法中，我们传入一个Supplier接口。然而，在orElseThrow中我们可以传入一个lambda表达式或方法，如果值不存在来抛出异常

try {
    Optional<String> empty = Optional.of(null);
    //orElseThrow 与 orElse 方法类似。与返回默认值不同,
    //orElseThrow 会抛出 lambda 表达式或方法生成的异常
    empty.orElseThrow(ValueAbsentException::new);
} catch (Throwable ex) {
//输出: No value present in the Optional instance System.out.println(ex.getMessage());
}

ValueAbsentException定义如下：

class ValueAbsentException extends Throwable {
    public ValueAbsentException() {
        super();
    }
    public ValueAbsentException(String msg) {
        super(msg);
    }
    @Override
    public String getMessage() {
        return "No value present in the Optional instance";
    }
}

方法9：Optional.map()

作用：如果有值，则对其执行调用mapping函数得到返回值。如果返回值不为null，则创建包含mapping返回值的Optional作为map方法返回值，否则返回空Optional。

说明：map方法用来对Optional实例的值执行一系列操作。通过一组实现了Function接口的lambda表达式传入操作。

Optional<String> name = Optional.of("Sanaulla");
//map 方法执行传入的 lambda 表达式参数对 Optional 实例的值进行修改。
//为 lambda 表达式的返回值创建新的 Optional 实例作为 map 方法的返回值。
Optional<String> upperName = name.map((value) -> value.toUpperCase());
System.out.println(upperName.orElse("No value found"));

方法10：Optional.flatMap()

作用：如果有值，为其执行mapping函数返回Optional类型返回值，否则返回空Optional。flatMap与map（Funtion）方法类似，区别在于flatMap中的mapper返回值必须是Optional。调用结束时，flatMap不会对结果用Optional封装。

说明：flatMap方法与map方法类似，区别在于mapping函数的返回值不同。map方法的mapping函数返回值可以是任何类型T，而flatMap方法的mapping函数必须是Optional。

Optional<String> name = Optional.of("Sanaulla");
//flatMap 与 map（Function）非常类似,区别在于传入方法的 lambda 表达式的返回类型。
//map 方法中的 lambda 表达式返回值可以是任意类型,在 map 函数返回之前会包装为 Optional。
//但 flatMap 方法中的 lambda 表达式返回值必须是 Optionl 实例。
upperName = name.flatMap((value) -> Optional.of(value.toUpperCase()));
System.out.println(upperName.orElse("No value found"));//输出 SANAULLA

方法11：Optional.filter()

作用：如果有值并且满足断言条件返回包含该值的Optional，否则返回空Optional。

说明：filter个方法通过传入限定条件对Optional实例的值进行过滤。这里可以传入一个lambda表达式。对于filter函数我们应该传入实现了Predicate接口的lambda表达式。

Optional<String> name=Optional.of("Sanaulla");
//filter 方法检查给定的 Option 值是否满足某些条件。
//如果满足则返回同一个 Option 实例,否则返回空 Optional。
Optional<String> longName=name.filter((value)->value.length()>6);
System.out.println(longName.orElse("The name is less than 6 characters"));
//输出 Sanaulla

另一个例子是Optional值不满足filter指定的条件。

Optional<String> anotherName = Optional.of("Sana");
Optional<String> shortName = anotherName.filter((value) -> value.length() > 6);
//输出：name 长度不足 6 字符
System.out.println(shortName.orElse("The name is less than 6 characters"));

总结：Optional方法

以上，我们介绍了Optional类的各个方法。下面通过一个完整的示例对用法集中展示。

public class OptionalDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建 Optional 实例,也可以通过方法返回值得到。
        Optional<String> name = Optional.of("Sanaulla");
        //创建没有值的 Optional 实例,例如值为'null' Optional empty = Optional.ofNullable(null);
        //isPresent 方法用来检查 Optional 实例是否有值。
        if (name.isPresent()) {
            //调用 get()返回 Optional 值。
            System.out.println(name.get());
        }
        try {
            //在 Optional 实例上调用 get()抛出 NoSuchElementException。System.out.println(empty.get());
        } catch (NoSuchElementException ex) {
            System.out.println(ex.getMessage());
        }
        //ifPresent 方法接受 lambda 表达式参数。
        //如果 Optional 值不为空,lambda 表达式会处理并在其上执行操作。
        name.ifPresent((value) -> {
            System.out.println("The length of the value is: " +
                    value.length());
        });
        //如果有值 orElse 方法会返回 Optional 实例,否则返回传入的错误信息。
        System.out.println(empty.orElse("There is no value present!"));
        System.out.println(name.orElse("There is some value!"));
        //orElseGet 与 orElse 类似,区别在于传入的默认值。
        //orElseGet 接受 lambda 表达式生成默认值。
        System.out.println(empty.orElseGet(() -> "Default Value"));
        System.out.println(name.orElseGet(() -> "Default Value"));
        try {
            //orElseThrow 与 orElse 方法类似,区别在于返回值。
            //orElseThrow 抛出由传入的 lambda 表达式/方法生成异常。
            empty.orElseThrow(ValueAbsentException::new);
        } catch (Throwable ex) {
            System.out.println(ex.getMessage());
        }
        //map 方法通过传入的 lambda 表达式修改 Optonal 实例默认值。
        //lambda 表达式返回值会包装为 Optional 实例。
        Optional<String> upperName = name.map((value) -> value.toUpperCase());
        System.out.println(upperName.orElse("No value found"));
        //flatMap 与 map（Funtion）非常相似,区别在于 lambda 表达式的返回值。
        //map 方法的 lambda 表达式返回值可以是任何类型,但是返回值会包装成 Optional 实例。
        //但是 flatMap 方法的 lambda 返回值总是 Optional 类型。
        upperName = name.flatMap((value) -> Optional.of(value.toUpperCase()));
        System.out.println(upperName.orElse("No value found"));
        //filter 方法检查 Optiona 值是否满足给定条件。
        //如果满足返回 Optional 实例值,否则返回空 Optional。
        Optional<String> longName = name.filter((value) -> value.length()
                > 6);
        System.out.println(longName.orElse("The name is less than 6 characters"));
        //另一个示例,Optional 值不满足给定条件。
        Optional<String> anotherName = Optional.of("Sana");
        Optional<String> shortName = anotherName.filter((value) -> value.length() > 6);
        System.out.println(shortName.orElse("The name is less than 6 characters"));
    }
}