Optional 是 Java 8 引入的一个容器类，旨在解决 null 引发的常见问题，特别是 NullPointerException（空指针异常）。它主要的作用是表示一个值可能存在，也可能不存在，能够更安全、明确地处理空值，而不是直接使用 null。

Optional 的作用

Optional 主要有以下几个作用：

1. 避免 NullPointerException：
   传统上，当一个方法返回 null 时，调用者需要在代码中处理 null，以避免空指针异常。而 Optional 类通过明确表示返回值可能为空，避免了 NullPointerException 的问题。
2. 明确表达值可能不存在的场景：
   Optional 提供了一种表达某个值“可能不存在”的方式，避免了 null 值的模糊性。通过 Optional，你可以明确地表达“返回值可能为空”的意图。
3. 函数式编程支持：
   Optional 为流操作提供了支持，能够方便地进行链式调用，尤其是在流处理中，可以使用 map()、flatMap()、filter() 等函数式方法，增强了代码的可读性和表达性。
4. 替代传统的 null 检查：
   Optional 提供了很多方法（如 ifPresent()、orElse()、orElseGet()）来替代显式的 null 检查，从而让代码更加简洁、优雅。

Optional 的常用方法

以下是 Optional 常见的几种方法，展示了它是如何帮助我们避免 null 的常见操作：

1. Optional.of(T value):

• 用于包装一个非 null 的值。如果传入的是 null，则会抛出 NullPointerException。

Optional<String> optional = Optional.of("Hello");
optional.ifPresent(System.out::println);  // 输出: Hello

2. Optional.ofNullable(T value):

• 用于包装一个可能为 null 的值。如果值为 null，则返回一个空的 Optional 对象（即 Optional.empty()）。

Optional<String> optional1 = Optional.ofNullable("Hello");
Optional<String> optional2 = Optional.ofNullable(null);

optional1.ifPresent(System.out::println);  // 输出: Hello
optional2.ifPresent(System.out::println);  // 不输出

3. Optional.empty():

• 返回一个空的 Optional 对象，表示没有值。

Optional<String> emptyOptional = Optional.empty();
System.out.println(emptyOptional.isPresent());  // 输出: false

4. isPresent():

• 检查 Optional 中是否有值。返回 true 如果值存在，false 如果没有值。

Optional<String> optional = Optional.of("Hello");
System.out.println(optional.isPresent());  // 输出: true

Optional<String> empty = Optional.empty();
System.out.println(empty.isPresent());  // 输出: false

5. ifPresent(Consumer<? super T> action):

• 如果 Optional 中有值，则执行给定的 action。如果没有值，则什么都不做。

Optional<String> optional = Optional.of("Hello");
optional.ifPresent(System.out::println);  // 输出: Hello

Optional<String> empty = Optional.empty();
empty.ifPresent(System.out::println);  // 不输出

6. orElse(T other):

• 如果 Optional 中有值，返回该值；如果没有值，返回提供的默认值 other。

Optional<String> optional = Optional.ofNullable(null);
System.out.println(optional.orElse("Default Value"));  // 输出: Default Value

7. orElseGet(Supplier<? extends T> other):

• 如果 Optional 中有值，返回该值；如果没有值，调用提供的 Supplier 函数并返回其结果。orElseGet 更灵活，因为它延迟了默认值的计算。

Optional<String> optional = Optional.ofNullable(null);
System.out.println(optional.orElseGet(() -> "Generated Default Value"));  // 输出: Generated Default Value

8. orElseThrow():

• 如果 Optional 中有值，返回该值；如果没有值，抛出 NoSuchElementException 异常（或者可以抛出自定义异常）。

Optional<String> optional = Optional.ofNullable(null);
try {
    String value = optional.orElseThrow();
} catch (NoSuchElementException e) {
    System.out.println(e.getMessage());  // 输出: No value present
}

9. map(Function<? super T, ? extends U> mapper):

• 如果 Optional 中有值，应用给定的映射函数并返回一个新的 Optional；如果没有值，返回一个空的 Optional。

Optional<String> optional = Optional.of("Hello");
Optional<String> upperCaseOptional = optional.map(String::toUpperCase);
upperCaseOptional.ifPresent(System.out::println);  // 输出: HELLO

10. flatMap(Function<? super T, Optional<U>> mapper):

• 类似于 map，但是返回的结果是一个 Optional，如果结果是 Optional.empty()，则不会继续进行链式操作。

Optional<String> optional = Optional.of("Hello");
Optional<Integer> lengthOptional = optional.flatMap(s -> Optional.of(s.length()));
lengthOptional.ifPresent(System.out::println);  // 输出: 5

Optional 使用场景

• 返回值可能为空的情况：在方法返回值可能为空时，使用 Optional 来明确表示该值可能存在，也可能不存在，避免直接返回 null。

例如，数据库查询结果可能没有数据时，可以返回 Optional.empty()，而不是返回 null。

• 避免 null 引起的错误：使用 Optional 可以明确避免空指针异常，调用者知道如何安全地处理空值。
• 链式调用：Optional 使得函数式编程变得更容易，特别是在进行流处理时，链式调用可以避免大量的 null 检查。

总结

Optional 是一种容器类，旨在避免 null 引发的空指针异常，通过明确表示值的存在与否，帮助我们编写更安全、更清晰的代码。它提供了很多方法来处理 null，并支持链式操作，从而增强了代码的可读性和表达能力。