使用流API探索Java Optional

嗨，今天我需要了解有关JAVA Stream API中“Optional”更多信息。以下是ChatGPT给出的笔记，还有一些我自己添加的内容。

Java在Java 8中引入了Optional类，来解决空指针异常的常见问题。这是一个容器对象，可能包含或不包含一个值，提供了一种明确处理数值缺失的方式，而不是遇到空引用。当与Java Stream API结合使用时，Optional变成了一个非常有用的工具，用于编写简洁、功能性和空安全的代码。

1. 什么是Java Optional？

Optional是一个为可能存在或不存在的值提供容器的类（null）。它是返回null的替代方案，用于表示方法可能不返回一个有意义的值。

基本用法:

Optional<String> name = Optional.of("John");
System.out.println(name.isPresent());  // Output: true

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

通过使用 Optional，而不是检查是否为 null，您可以使用 isPresent() 来检查一个值是否存在。这使得代码更易读且更少出错。

2. 创建可选项

有多种方法可以创建可选对象：

Optional.of(value): 为非空值创建一个Optional。
Optional.ofNullable(value)：如果值为空，则创建一个空的Optional，否则包装该值。
Optional.empty(): 创建一个空的 Optional。

Optional<String> name = Optional.of("Alice");   // Non-null value
Optional<String> nullableName = Optional.ofNullable(null);  // Can be null
Optional<String> emptyOptional = Optional.empty();   // No value

3. 关键的可选方法

在Optional中有一些关键的方法，可以帮助您安全地处理潜在的空值。

*orElse() orElse()

如果存在则返回该值，否则返回默认值。

Optional<String> name = Optional.ofNullable(null);
String result = name.orElse("Default Name");   // Output: "Default Name"

* orElseGet() 或ElseGet()

类似于orElse（），但接受一个供应者作为默认值，该值是延迟评估的。

String result = name.orElseGet(() -> "Lazy Default Name");

* orElseThrow() 或者抛出异常()

如果没有值存在，则抛出异常。

String result = name.orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("No value present"));

* 如果存在（）

如果该值存在，则执行一块代码。

name.ifPresent(System.out::println);  // Executes only if value exists

4. Java 流 API 和 Optional 集成

Optional 的真正威力是在与 Stream API 结合时释放的。流可以处理数据集合， Optional 通常用于安全地处理结果。

这里是 Optional 和 Stream API 一起发挥作用的常见场景：

* findFirst()，findAny()

这些终端操作返回一个Optional，意味着结果可能存在，也可能不存在。

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");

Optional<String> firstName = names.stream()
                                  .filter(name -> name.startsWith("B"))
                                  .findFirst();

firstName.ifPresent(System.out::println);  // Output: Bob

在这种情况下，findFirst（）返回Optional中包装的第一个匹配值。然后可以使用ifPresent（）来避免空值检查。

* map() 函数的 Optional

与Stream API的map()类似，Optional.map()方法如果存在值，则转换Optional中的值。

Optional<String> name = Optional.of("John");

Optional<Integer> nameLength = name.map(String::length);
System.out.println(nameLength.orElse(0));  // Output: 4

map() 方法仅在值存在时应用函数（在本例中为 String::length），并返回一个带有结果的新 Optional。

* 使用Optional的flatMap()

当您想要转换值并且转换本身返回一个Optional时，flatMap()是要使用的方法。它可以防止Optional对象的嵌套。

Optional<String> name = Optional.of("John");

Optional<String> upperCaseName = name.flatMap(n -> Optional.of(n.toUpperCase()));
System.out.println(upperCaseName.orElse(""));  // Output: JOHN

没有flatMap()，结果将是一个Optional>，但是flatMap()将其展平到一个单一的Optional。

5. 可选的流操作

常见的使用情况涉及将Optional转换为Stream. 当你想要将Optional集成到Stream管道中时，这将非常有用。

* 可选的流传

您可以使用stream()方法将Optional对象转换成一个流，流可能是空的，也可能包含单个值。

Optional<String> name = Optional.of("Alice");

List<String> names = name.stream()
                         .collect(Collectors.toList());

System.out.println(names);  // Output: [Alice]

如果 Optional 包含一个值，则 stream() 将返回一个单元素流；如果为空，则返回一个空流。

* 使用Stream的reduce()方法与Optional

当你在Stream API中使用reduce()时，它通常会返回一个Optional。当你从一个流中聚合数值时，但是这个流可能为空时，这是非常有用的。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

Optional<Integer> sum = numbers.stream()
                               .reduce(Integer::sum);

System.out.println(sum.orElse(0));  // Output: 15

在这里，如果列表为空，结果将是Optional.empty()，我们可以用orElse()来处理它。

6. 使用流中的 Optional 安全处理空值

假设您想安全地处理可能包含空值的列表。使用Optional，您可以避免空检查并干净地处理值的缺失。

List<String> names = Arrays.asList("Alice", null, "Charlie");

names.stream()
     .map(Optional::ofNullable)
     .forEach(opt -> opt.ifPresent(System.out::println));  // Output: Alice, Charlie

在这里，Optional::ofNullable将每个元素包装在一个Optional中，并且ifPresent()确保null值被忽略。