摘要：與方法的區別在于，方法傳入的參數為一個接口的實現當中有值的時候，返回值當中沒有值的時候，返回從該獲得的值。為的用戶沒有找到舉一個的用途在的控制器中，我們可以配置統一處理各種異常。

寫過 Java 程序的同學，一般都遇到過 NullPointerException :) —— 為了不拋出這個異常，我們便會寫如下的代碼：

User user = getUserById(id);
if (user != null) {
    String username = user.getUsername();
    System.out.println("Username is: " + username); // 使用 username
}

但是很多時候，我們可能會忘記寫 if (user != null) —— 如果在開發階段就發現那還好，但是如果在開發階段沒有測試到問題，等到上線卻出了 NullPointerException ... 畫面太美，我不敢繼續想下去。

為了解決這種尷尬的處境，JDK 終于在 Java8 的時候加入了 Optional 類，查看 Optional 的 javadoc 介紹：

A container object which may or may not contain a non-null value. If a value is present, isPresent() will return true and get() will return the value.

這是一個可以包含或者不包含非 null 值的容器。如果值存在則 isPresent()方法會返回 true，調用 get() 方法會返回該對象。

JDK 提供三個靜態方法來構造一個 Optional：
1.Optional.of(T value)，該方法通過一個非 null 的 value 來構造一個 Optional，返回的 Optional 包含了 value 這個值。對于該方法，傳入的參數一定不能為 null，否則便會拋出 NullPointerException。

2.Optional.ofNullable(T value)，該方法和 of 方法的區別在于，傳入的參數可以為 null —— 但是前面 javadoc 不是說 Optional 只能包含非 null 值嗎？我們可以看看 ofNullable 方法的源碼：

原來該方法會判斷傳入的參數是否為 null，如果為 null 的話，返回的就是 Optional.empty()。

3.Optional.empty()，該方法用來構造一個空的 Optional，即該 Optional 中不包含值 —— 其實底層實現還是 如果 Optional 中的 value 為 null 則該 Optional 為不包含值的狀態，然后在 API 層面將 Optional 表現的不能包含 null 值，使得 Optional 只存在 包含值 和 不包含值 兩種狀態。

前面 javadoc 也有提到，Optional 的 isPresent() 方法用來判斷是否包含值，get() 用來獲取 Optional 包含的值 —— 值得注意的是，如果值不存在，即在一個Optional.empty 上調用 get() 方法的話，將會拋出 NoSuchElementException 異常。
我們假設 getUserById 已經是個客觀存在的不能改變的方法，那么利用 isPresent 和 get 兩個方法，我們現在能寫出下面的代碼：

Optional user = Optional.ofNullable(getUserById(id));
if (user.isPresent()) {
    String username = user.get().getUsername();
    System.out.println("Username is: " + username); // 使用 username
}

好像看著代碼是優美了點 —— 但是事實上這與之前判斷 null 值的代碼沒有本質的區別，反而用 Optional 去封裝 value，增加了代碼量。所以我們來看看 Optional 還提供了哪些方法，讓我們更好的（以正確的姿勢）使用 Optional。

1.ifPresent

如果 Optional 中有值，則對該值調用 consumer.accept，否則什么也不做。
所以對于上面的例子，我們可以修改為：

Optional user = Optional.ofNullable(getUserById(id));
user.ifPresent(u -> System.out.println("Username is: " + u.getUsername()));

2.orElse

如果 Optional 中有值則將其返回，否則返回 orElse 方法傳入的參數。

User user = Optional
        .ofNullable(getUserById(id))
        .orElse(new User(0, "Unknown"));
        
System.out.println("Username is: " + user.getUsername());

3.orElseGet

orElseGet 與 orElse 方法的區別在于，orElseGet 方法傳入的參數為一個 Supplier 接口的實現 —— 當 Optional 中有值的時候，返回值；當 Optional 中沒有值的時候，返回從該 Supplier 獲得的值。

User user = Optional
        .ofNullable(getUserById(id))
        .orElseGet(() -> new User(0, "Unknown"));
        
System.out.println("Username is: " + user.getUsername());

4.orElseThrow

orElseThrow 與 orElse 方法的區別在于，orElseThrow 方法當 Optional 中有值的時候，返回值；沒有值的時候會拋出異常，拋出的異常由傳入的 exceptionSupplier 提供。

User user = Optional
        .ofNullable(getUserById(id))
        .orElseThrow(() -> new EntityNotFoundException("id 為 " + id + " 的用戶沒有找到"));

舉一個 orElseThrow 的用途：在 SpringMVC 的控制器中，我們可以配置統一處理各種異常。查詢某個實體時，如果數據庫中有對應的記錄便返回該記錄，否則就可以拋出 EntityNotFoundException ，處理 EntityNotFoundException 的方法中我們就給客戶端返回Http 狀態碼 404 和異常對應的信息 —— orElseThrow 完美的適用于這種場景。

@RequestMapping("/{id}")
public User getUser(@PathVariable Integer id) {
    Optional user = userService.getUserById(id);
    return user.orElseThrow(() -> new EntityNotFoundException("id 為 " + id + " 的用戶不存在"));
}

@ExceptionHandler(EntityNotFoundException.class)
public ResponseEntity handleException(EntityNotFoundException ex) {
    return new ResponseEntity<>(ex.getMessage(), HttpStatus.NOT_FOUND);
}

5.map

如果當前 Optional 為 Optional.empty，則依舊返回 Optional.empty；否則返回一個新的 Optional，該 Optional 包含的是：函數 mapper 在以 value 作為輸入時的輸出值。

String username = Optional.ofNullable(getUserById(id))
                        .map(user -> user.getUsername())
                        .orElse("Unknown")
                        .ifPresent(name -> System.out.println("Username is: " + name));

而且我們可以多次使用 map 操作：

Optional username = Optional.ofNullable(getUserById(id))
                                .map(user -> user.getUsername())
                                .map(name -> name.toLowerCase())
                                .map(name -> name.replace("_", " "))
                                .orElse("Unknown")
                                .ifPresent(name -> System.out.println("Username is: " + name));

6.flatMap

flatMap 方法與 map 方法的區別在于，map 方法參數中的函數 mapper 輸出的是值，然后 map 方法會使用 Optional.ofNullable 將其包裝為 Optional；而 flatMap 要求參數中的函數 mapper 輸出的就是 Optional。

Optional username = Optional.ofNullable(getUserById(id))
                                .flatMap(user -> Optional.of(user.getUsername()))
                                .flatMap(name -> Optional.of(name.toLowerCase()))
                                .orElse("Unknown")
                                .ifPresent(name -> System.out.println("Username is: " + name));

7.filter

filter 方法接受一個 Predicate 來對 Optional 中包含的值進行過濾，如果包含的值滿足條件，那么還是返回這個 Optional；否則返回 Optional.empty。

Optional username = Optional.ofNullable(getUserById(id))
                                .filter(user -> user.getId() < 10)
                                .map(user -> user.getUsername());
                                .orElse("Unknown")
                                .ifPresent(name -> System.out.println("Username is: " + name));

有了 Optional，我們便可以方便且優雅的在自己的代碼中處理 null 值，而不再需要一昧通過容易忘記和麻煩的 if (object != null) 來判斷值不為 null。如果你的程序還在使用 Java8 之前的 JDK，可以考慮引入 Google 的 Guava 庫 —— 事實上，早在 Java6 的年代，Guava 就提供了 Optional 的實現。

號外：Java9 對 Optional 的增強
即將在今年 7 月到來的 JDK9 中，在 Optional 類中添加了三個新的方法：

public Optional or(Supplier> supplier)

or 方法的作用是，如果一個 Optional 包含值，則返回自己；否則返回由參數 supplier 獲得的 Optional

public void ifPresentOrElse(Consumer action, Runnable emptyAction)

ifPresentOrElse 方法的用途是，如果一個 Optional 包含值，則對其包含的值調用函數 action，即 action.accept(value)，這與 ifPresent 一致；與 ifPresent 方法的區別在于，ifPresentOrElse 還有第二個參數 emptyAction —— 如果 Optional 不包含值，那么 ifPresentOrElse 便會調用 emptyAction，即 emptyAction.run()

public Stream stream()

stream 方法的作用就是將 Optional 轉為一個 Stream，如果該 Optional 中包含值，那么就返回包含這個值的 Stream；否則返回一個空的 Stream（Stream.empty()）。

舉個例子，在 Java8，我們會寫下面的代碼：

// 此處 getUserById 返回的是 Optional
public List getUsers(Collection userIds) {
       return userIds.stream()
                .map(this::getUserById)      // 獲得 Stream>
                .filter(Optional::isPresent) // 去掉不包含值的 Optional，否則如果存在為空的 Optional 下面的 get 會拋出異常
                .map(Optional::get)          // 變為 Stream
                .collect(Collectors.toList());
}

而有了 Optional.stream()，我們就可以將其簡化為：

public List getUsers(Collection userIds) {
    return userIds.stream()
                .map(this::getUserById)    // 獲得 Stream>
                .flatMap(Optional::stream) // Stream 的 flatMap 方法將多個流合成一個流，如果 Optional 為空則對應是空的 Stream，合并時會跳過
                .collect(Collectors.toList());
}