可能是 Java 8 Optional 最佳实践

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我们都知道,在Java 8新增了一个类 - Optional , 主要是用来解决程序中常见的 NullPointerException异常问题。但是在实际开发过程中很多人都是在一知半解的使用 Optional,类似 if (userOpt.isPresent()){...}这样的代码随处可见。如果是这样我更愿意看到老老实实的 null 判断,这样强行使用 Optional反而增加了代码的复杂度。

今天我给大家分享的这篇文章,便是 Java Optional 的一些 Best Practise 和一些反面的 Bad Practice,以供大家参考。

来自作者的说明

首先我们来看一下 Optional的作者 Brian Goetz 对这个 API 的说明:

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.

大意为,为了避免 null带来的错误,我们提供了一个可以明确表示空值的有限的机制。

基础理解

首先,Optional是一个容器,用于放置可能为空的值,它可以合理而优雅的处理 null。众所周知,null在编程历史上极具话题性,号称是计算机历史上最严重的错误,感兴趣可以读一下这篇文章:THE WORST MISTAKE OF COMPUTER SCIENCE,这里暂且不做过多讨论。在 Java 1.8 之前的版本,没有可以用于表示 null官方 API,如果你足够的谨慎,你可能需要常常在代码中做如下的判断:

if (null != user) {
    //doing something
}
if (StringUtil.isEmpty(string)) {
    //doing something
}

确实,返回值是 null的情况太多了,一不小心,就会产生 NPE,接踵而来的就是应用运行终止,产品抱怨,用户投诉。

1.8 之后,jdk 新增了 Optional来表示空结果。其实本质上什么也没变,只是增加了一个表达方式。Optional表示空的静态方法为 Optional.empty(),跟 null有什么本质区别吗?其实没有。翻看它的实现,Optional中的 value 就是 null,只不过包了一层 Optional,所以说它其实是个容器。用之后的代码可能长这样:

// 1
Optional<User> optionalUser = RemoteService.getUser();
if (!optionalUser.isPresent()) {
   //doing something 
}
User user = optionalUser.get();

// 2
User user = optionalUser.get().orElse(new User());

看起来,好像比之前好了一些,至少看起来没那么笨。但如果采用写法 1,好像更啰嗦了。

如果你对 kotlin 稍有了解,kotlin 的非空类型是他们大肆宣传的"卖点"之一,通过 var param!!在使用它的地方做强制的空检查,否则无法通过编译,最大程度上减少了 NPE。其实在我看来,Optional的方式更加优雅和灵活。同时,Optional也可能会带来一些误解。

下面先说一些在我看来不合适的使用方式:

Bad Practice

1. 直接使用 isPresent() 进行 if 检查

这个直接参考上面的例子,用 if判断和 1.8 之前的写法并没有什么区别,反而返回值包了一层 Optional,增加了代码的复杂性,没有带来任何实质的收益。其实 isPresent()一般用于流处理的结尾,用于判断是否符合条件。

list.stream()
    .filer(x -> Objects.equals(x,param))
    .findFirst()
    .isPresent()

2. 在方法参数中使用 Optional

我们用一个东西之前得想明白,这东西是为解决什么问题而诞生的。Optional直白一点说就是为了表达可空性,如果方法参数可以为空,为何不重载呢?包括使用构造函数也一样。重载的业务表达更加清晰直观。

//don't write method like this
public void getUser(long uid,Optional<Type> userType);

//use Overload
public void getUser(long uid) {
    getUser(uid,null);
}
public void getUser(long uid,UserType userType) {
    //doing something
}

3. 直接使用 Optional.get

Optional不会帮你做任何的空判断或者异常处理,如果直接在代码中使用 Optional.get()和不做任何空判断一样,十分危险。这种可能会出现在那种所谓的着急上线,着急交付,对 Optional也不是很熟悉,直接就用了。这里多说一句,可能有人会反问了:甲方/业务着急,需求又多,哪有时间给他去做优化啊?因为我在现实工作中遇到过,但这两者并不矛盾,因为代码行数上差别并不大,只要自己平时保持学习,都是信手拈来的东西。

4. 使用在 POJO 中

估计很少有人这么用:

public class User {
    private int age;
    private String name;
    private Optional<String> address;
}

这样的写法将会给序列化带来麻烦,Optional本身并没有实现序列化,现有的 JSON 序列化框架也没有对此提供支持的。

5. 使用在注入的属性中

这种写法估计用的人会更少,但不排除有脑洞的。

public class CommonService {
    private Optional<UserService> userService;
    
    public User getUser(String name) {
        return userService.ifPresent(u -> u.findByName(name));
    }
}

首先依赖注入大多在 spring 的框架之下,直接使用 @Autowired很方便。但如果使用以上的写法,如果 userService set 失败了,程序就应该终止并报异常,并不是无声无息,让其看起来什么问题都没有。

Best and Pragmatic Practice

API

在说最佳实践前,让我们来看一下 Optional都提供了哪些常用 API。

1. empty()

返回一个 Optional容器对象,而不是 null。建议常用⭐⭐⭐⭐

2. of(T value)

创建一个 Optional对象,如果 value 是 null,则抛出 NPE。不建议用⭐⭐

3. ofNullable(T value)

同上,创建一个 Optional对象,但 value 为空时返回 Optional.empty()推荐使用⭐⭐⭐⭐⭐

4. get()

返回 Optional中包装的值,在判空之前,千万不要直接使用!尽量别用!⭐

5. orElse(T other)

同样是返回 Optional中包装的值,但不同的是当取不到值时,返回你指定的 default。看似很好,但不建议用⭐⭐

6. orElseGet(Supplier<? extends T> other)

同样是返回 Optional中包装的值,取不到值时,返回你指定的 default。看似和 5 一样,但推荐使用⭐⭐⭐⭐⭐

7. orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)

返回 Optional中包装的值,取不到值时抛出指定的异常。阻塞性业务场景推荐使用⭐⭐⭐⭐

8. isPresent()

判断 Optional中是否有值,返回 boolean,某些情况下很有用,但尽量不要用在 if 判断体中。可以用⭐⭐⭐

9. ifPresent(Consumer<? super T> consumer)

判断 Optional中是否有值,有值则执行 consumer,否则什么都不干。日常情况下请使用这个⭐⭐⭐⭐

TIPS

首先是一些基本原则:

  • 不要声明任何Optional实例属性
  • 不要在任何 setter 或者构造方法中使用Optional
  • Optional属于返回类型,在业务返回值或者远程调用中使用

1. 业务上需要空值时,不要直接返回 null,使用 Optional.empty()

public Optional<User> getUser(String name) {
    if (StringUtil.isNotEmpty(name)) {
        return RemoteService.getUser(name);
    } 
    return Optional.empty();
}

2. 使用 orElseGet()

获取 value 有三种方式:get() orElse() orElseGet()。这里推荐在需要用到的地方只用 orElseGet()

首先,get()不能直接使用,需要结合判空使用。这和 !=null其实没多大区别,只是在表达和抽象上有所改善。

其次,为什么不推荐 orElse()呢?因为 orElse()无论如何都会执行括号中的内容, orElseGet()只在主体 value 是空时执行,下面看个例子:

public String getName() {
    System.out.print("method called");
}

String name1 = Optional.of("String").orElse(getName()); //output: method called
String name2 = Optional.of("String").orElseGet(() -> getName()); //output:

如果上面的例子 getName()方法是一个远程调用,或者涉及大量的文件 IO,代价可想而知。

orElse()就一无是处吗?并不是。orElseGet()需要构建一个 Supplier,如果只是简单的返回一个静态资源、字符串等等,直接返回静态资源即可。

public static final String USER_STATUS = "UNKNOWN";
...
public String findUserStatus(long id) {
    Optional<String> status = ... ; // 
    return status.orElse(USER_STATUS);
}

//不要这么写
public String findUserStatus(long id) {
    Optional<String> status = ... ; // 
    return status.orElse("UNKNOWN");//这样每次都会新建一个String对象
}

3. 使用 orElseThrow()

这个针对阻塞性的业务场景比较合适,例如没有从上游获取到用户信息,下面的所有操作都无法进行,那此时就应该抛出异常。正常的写法是先判空,再手动 throw 异常,现在可以集成为一行:

public String findUser(long id) {
    Optional<User> user = remoteService.getUserById(id) ;
    return user.orElseThrow(IllegalStateException::new);
}

4. 不为空则执行时,使用 ifPresent()

这点没有性能上的优势,但可以使代码更简洁:

//之前是这样的
if (status.isPresent()) {
    System.out.println("Status: " + status.get());
}

//现在
status.ifPresent(System.out::println);

5. 不要滥用

有些简单明了的方法,完全没必要增加 Optional来增加复杂性。

public String fetchStatus() {
    String status = getStatus() ;
    return Optional.ofNullable(status).orElse("PENDING");
}

//判断一个简单的状态而已
public String fetchStatus() {
    String status = ... ;
    return status == null ? "PENDING" : status;
}

首先,null 可以作为集合的元素之一,它并不是非法的;其次,集合类型本身已经具备了完整的空表达,再去包装一层 Optional也是徒增复杂,收益甚微。例如,map 已经有了 getOrDefault()这样的类似 orElse()的 API 了。

总结

Optional的出现使 Java 对 null 的表达能力更近了一步,好马配好鞍,合理使用可以避免大量的 NPE,节省大量的人力物力。以上内容也是本人查询了很多资料,边学边写的产出,如有错漏之处,还请不吝指教。

来源:https://xie.infoq.cn/article/e3d1f0f4f095397c44812a5be


标题:可能是 Java 8 Optional 最佳实践
作者:jianzh5
地址:http://javadaily.cn/articles/2021/09/14/1631626165046.html