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04-Optional类和接口中的default、static方法

标签：
Java

若想了解java8其它新特性，请到 00-java8常用新特性文章索引 阅读。

这篇文章，介绍Java8的 Optional 类和接口的 default、static 方法。

1、Optional类

Optional：Java8 java.util包中提供的一个可以包含或者不包含非null值的容器对象。
通过 Optional 我们不用显式进行空值检测 ( if( T == null ) )也很好的解决空指针异常

1.1 Optional API

Optional 方法 说明
static Optional empty() 返回一个空Optional(值为null)
boolean equals(Object obj) 指示给定的对象是否 equals 此Optional的value
Optional filter(Predicate<? super predicate) 如果 Optional 的值存在而且匹配给定的 predicate（断定型函数式接口），返回当前Optional，否则返回一个空Optional(值为null)
<U> Optional<U> flatMap(Function<? super T,Optional<U>> mapper) 如果 Optional 的值存在,应用提供的映射方法并返回结果 Optional，否则返回一个空的Optional
T get() 如果此 Optional 存在值，则返回值，否则抛出NoSuchElementException
int hashCode() 返回当前值的哈希码值（如果有），如果没有值，则返回0。
void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) 如果存在值，对该值应用指定的 Consumer（消费型函数式接口），否则不执行任何操作。
boolean isPresent() 如果存在值，返回true，否则返回false
<U>Optional<U> map(Function<? super T,? extends U> mapper) 如果值存在，对该值应用给定的映射方法，如果是非null的结果，返回一个描述该值的 optional，否则返回一个空Optional(值为null)
static Optional of(T value) 通过给定的value，返回一个值为给定value的Optional实例，value不能为null，若value为null，则抛出NullPointerException
static Optional ofNullable(T value) 通过给定的value，返回一个值为给定value的Optional实例，value可为null
T orElse(T other) 如果此Optional的value不为null,则返回value,否则返回给定的other对象
T orElseGet(Supplier<? extends T> other) 如果此Optional的value不为null,则返回value,否则通过调用给定的Supplier（供给型函数式接口）返回一个T类型的对象
T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) 如果此Optional的value不为null,则返回value,否则通过调用给定的Supplier创建一个Throwable
String toString() 返回非空字符串表示此Optional，适用于调试。

项目中常用的实例方法，用于解决空指针异常

  • isPresent()方法，如果存在值，将返回true，否则返回false。
  • orElse(T other)方法，如果存在值，则返回当前Optional的value，否则返回 other
  • ifPresent(Consumer<? super T> consumer)，如果存在值，对该值应用指定的 Consumer，执行代码块，否则不做任何操作

1.2 Optional 源码

public final class Optional<T> {
    /**
     *  empty()方法的公共实例
     */
    private static final Optional<?> EMPTY = new Optional<>();

    /**
     * Optional的值，类型为T
     */
    private final T value;

    /**
     * 私有构造器
     */
    private Optional() {
        this.value = null;
    }

    /**
     * 返回一个空Optional(值为null)                                                                                             
     */
    public static<T> Optional<T> empty() {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;
        return t;
    }

    /**
     * value为入参的构造器，value不能为null，若value为null，则抛出NullPointerException
     */
    private Optional(T value) {
        this.value = Objects.requireNonNull(value);
    }

    /**
     * 通过给定的value，返回一个值为给定value的Optional实例，value不能为null，若value为null，则抛出NullPointerException                                                       
     */
    public static <T> Optional<T> of(T value) {
        return new Optional<>(value);
    }

    /**
     * 通过给定的value，返回一个值为给定value的Optional实例，value可为null，若value为null，则返回 EMPTY                                                         
     */
    public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
        return value == null ? empty() : of(value);
    }

    /**
     * 如果此 Optional 存在值，则返回值，否则抛出NoSuchElementException
     */
    public T get() {
        if (value == null) {
            throw new NoSuchElementException("No value present");
        }
        return value;
    }

    /**
     * 如果存在值 value!=null，返回true，否则返回false
     */
    public boolean isPresent() {
        return value != null;
    }

    /**
     * 如果存在值，对该值应用指定的 Consumer（消费型函数式接口），否则不执行任何操作。
     */
    public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
        if (value != null)
            consumer.accept(value);
    }

    /**
     * 如果 Optional 的值存在而且匹配给定的 predicate（断定型函数式接口），返回当前Optional，否则返回一个空Optional(值为null)
     */
    public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) {
        Objects.requireNonNull(predicate);
        if (!isPresent())
            return this;
        else
            return predicate.test(value) ? this : empty();
    }

    /**
     * 如果值存在，对该值应用给定的映射方法，如果是非null的结果，返回一个描述该值的 optional，否则返回一个空Optional(值为null)
     */
    public<U> Optional<U> map(Function<? super T, ? extends U> mapper) {
        Objects.requireNonNull(mapper);
        if (!isPresent())
            return empty();
        else {
            return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));
        }
    }

    /**
     * 如果 Optional 的值存在,应用提供的映射方法并返回结果Optional，否则返回一个空的Optional                                       
     */
    public<U> Optional<U> flatMap(Function<? super T, Optional<U>> mapper) {
        Objects.requireNonNull(mapper);
        if (!isPresent())
            return empty();
        else {
            return Objects.requireNonNull(mapper.apply(value));
        }
    }

    /**
     * 如果此Optional的value不为null,则返回value,否则返回给定的other对象
     */
    public T orElse(T other) {
        return value != null ? value : other;
    }

    /**
     * 如果此Optional的value不为null,则返回value,否则通过调用给定的Supplier（供给型函数式接口）返回一个T类型的对象
     */
    public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {
        return value != null ? value : other.get();
    }

    /**
     * 如果此Optional的value不为null,则返回value,否则通过调用给定的Supplier创建一个Throwable                             
     */
    public <X extends Throwable> T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X {
        if (value != null) {
            return value;
        } else {
            throw exceptionSupplier.get();
        }
    }

    /**
     * 指示给定的对象是否 equals 此Optional的value                                                                     
     */
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) {
            return true;
        }

        if (!(obj instanceof Optional)) {
            return false;
        }

        Optional<?> other = (Optional<?>) obj;
        return Objects.equals(value, other.value);
    }

    /**
     * 返回当前值的哈希码值（如果有），如果没有值，则返回0。                                                              
     */
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hashCode(value);
    }

    /**
     * 返回非空字符串表示此Optional，适用于调试。                                                                       
     */
    @Override
    public String toString() {
        return value != null
            ? String.format("Optional[\\%s]", value)
            : "Optional.empty";
    }
}

1.3 Optional 简单使用


public class Person {

    //姓名
    private String name;
    //年龄
    private long age;

    public Person(String name, long age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public long getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(long age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

}

    
    @Test
    public void test() {
        Person p = new Person("张三", 18);

        // 通过给定的value，返回一个值为给定value的Optional实例，若value为null，则抛出NullPointerException
        // Optional<Object> o = Optional.of(null);
        Optional<Person> opPerson = Optional.of(p);
        System.out.println("of(T value): " + opPerson);

        // 通过给定的value，返回一个值为给定value的Optional实例，value可为null，若value为null，则返回 Optional.EMPTY
        Optional<Person> opNull = Optional.ofNullable(null);
        System.out.println("ofNullable(T value): " + opNull);

        // 如果此 Optional 存在值，则返回值，否则抛出NoSuchElementException
        // Person person = opNull.get();// 抛出NoSuchElementException
        Person person = opPerson.get();
        System.out.println("T get(): " + person);

        // 如果存在值 value!=null，返回true，否则返回false
        boolean opNullPresent = opNull.isPresent();
        System.out.println("opNull persent: " + opNullPresent);

        if (!opNull.isPresent()) {
            System.out.println("opNull 的 value == null");
        } else {
            System.out.println("opNull 的 value = " + opNull.get());
        }

        boolean opPersonPresent = opPerson.isPresent();
        System.out.println("opPerson persent: " + opPersonPresent);

        // 如果 opPerson 的 value != null，输出下面语句
        opPerson.ifPresent(value -> System.out.println(value.getName() + "的年龄是" + value.getAge()));

        // 如果 Optional 的值存在而且匹配给定的 predicate（断定型函数式接口），返回当前Optional，否则返回一个空Optional(值为null)
        System.out.println("opNull.filter(): " + opNull.filter(value -> value.getAge() == 18));
        System.out.println("opPerson.filter() 匹配age==18: " + opPerson.filter(value -> value.getAge() == 18));
        System.out.println("opPerson.filter() 匹配age==19: " + opPerson.filter(value -> value.getAge() == 19));

        // 如果值存在，对该值应用给定的映射方法，如果是非null的结果，返回一个描述该值的 optional，否则返回一个空Optional(值为null)
        // Person::getName 方法引用等同于 lambda表达式：value->value.getName()
        // Function<Person, String> funcGetName = value->value.getName();
        Function<Person, String> funcGetName = Person::getName;
        Optional<String> opNameofOpNull = opNull.map(funcGetName);
        Optional<String> opNameofOpPerson = opPerson.map(funcGetName);
        System.out.println("opNull.map(): " + opNameofOpNull);
        System.out.println("opPerson.map(): " + opNameofOpPerson);

        // 如果 Optional 的值存在,应用提供的映射方法并返回结果 Optional，否则返回一个空的Optional
        Optional<Person> op1 = opNull.flatMap(value -> Optional.of(new Person("李四", 20)));
        Optional<Person> op2 = opPerson.flatMap(value -> Optional.of(new Person("李四", 20)));
        System.out.println("opNull.flatMap(): " + op1);
        System.out.println("opPerson.flatMap(): " + op2);

        // 如果此Optional的value不为null,则返回value,否则返回给定的other对象
        Person wangwu = new Person("王五", 25);
        System.out.println("opNull.orElse(): " + opNull.orElse(wangwu));
        System.out.println("opPerson.orElse(): " + opPerson.orElse(wangwu));

        // 如果此Optional的value不为null,则返回value,否则通过调用给定的Supplier（供给型函数式接口）返回一个T类型的对象
        Supplier<Person> supplier = () -> new Person("赵六", 26);
        System.out.println("opNull.orElseGet(): " + opNull.orElseGet(supplier));
        System.out.println("opPerson.orElseGet(): " + opPerson.orElseGet(supplier));

        // 如果此Optional的value不为null,则返回value,否则通过调用给定的Supplier创建一个Throwable
        Supplier<NullPointerException> nullPointerExceptionSupplier = () -> new NullPointerException("value is null");
        System.out.println("opPerson.orElseThrow(): " + opPerson.orElseThrow(nullPointerExceptionSupplier));
        System.out.println("opNull.orElseThrow(): " + opNull.orElseThrow(nullPointerExceptionSupplier));
    }

运行结果：

of(T value): Optional[Person{name='张三', age=18}]
ofNullable(T value): Optional.empty
T get(): Person{name='张三', age=18}
opNull persent: false
opNull 的 value == null
opPerson persent: true
张三的年龄是18
opNull.filter(): Optional.empty
opPerson.filter() 匹配age==18: Optional[Person{name='张三', age=18}]
opPerson.filter() 匹配age==19: Optional.empty
opNull.map(): Optional.empty
opPerson.map(): Optional[张三]
opNull.flatMap(): Optional.empty
opPerson.flatMap(): Optional[Person{name='李四', age=20}]
opNull.orElse(): Person{name='王五', age=25}
opPerson.orElse(): Person{name='张三', age=18}
opNull.orElseGet(): Person{name='赵六', age=26}
opPerson.orElseGet(): Person{name='张三', age=18}
opPerson.orElseThrow(): Person{name='张三', age=18}

java.lang.NullPointerException: value is null

	at com.xander.java8.\\_optional.OptionalTest.lambda$test$7(OptionalTest.java:83)
	at java.util.Optional.orElseThrow(Optional.java:290)
...

2 接口的增强：default 和 static 方法

2.1 default方法

java8中允许接口中包含具有具体实现的方法，用default关键字修饰，这类型方法称为“默认方法”。
不用被default关键字吓到，default 方法也是普通方法，只不过它遵循 "类优先" 原则（下面介绍）

我们看JDK源码时，可以经常看到 default 方法，如 Consumer类:

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {

    /**
     * Performs this operation on the given argument.
     *
     * @param t the input argument
     */
    void accept(T t);

    /**
     * 这就是一个default方法
     */
    default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
    }
}

default方法的调用遵循 "类优先" 原则

  • 接口中定义了default方法，如果实现类中重写了该方法，则调用的是实现类中重写后的方法，如果实现类中没有重写default方法，则执行的是接口中定义的default方法
  • 如果实现类实现了一个接口和继承了一个父类，接口的默认方法和父类中某一个方法具有相同名称和参数列表，而且实现类没有进行该方法的重写，则使用的是父类的方法。
  • 方法冲突，实现类中实现了两个接口，这两个接口中具有相同名称和参数列表的方法(不管是不是default方法)，如果实现类中没有对default方法进行重写，则编译出错。实现类中必须必须重写覆盖该方法来解决冲突。

2.2 default方法简单使用

public interface DefaultIntf {

    /**
     * default 方法
     */
    default void sayHello() {
        System.out.println("DefaultIntf say hello 2 you");
    }
}

public interface SayHelloIntf {
    /**
     * default 方法
     */
    default void sayHello() {
        System.out.println("SayHelloIntf hello");
    }
}

public class Animal {

    public void sayHello() {
        System.out.println("Animal say hello");
    }
}

public class Cat implements DefaultIntf {

    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello I am Cat sayHello");
    }

}

public class Dog implements DefaultIntf {
}

public class Bird extends Animal implements DefaultIntf {
}

public class Fish implements SayHelloIntf, DefaultIntf {

    /**
     * **方法冲突**，类中实现了两个接口，这两个接口中具有相同名称和参数列表的方法(不管是不是default方法)，
     * 如类中没有对default方法进行重写，则编译出错。子类中必须必须覆盖该方法来解决冲突。
     */
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello this is Fish");
    }
}

    @Test
    public void testDefaultMethod() {
        DefaultIntf dog = new Dog();
        DefaultIntf cat = new Cat();
        Bird bird = new Bird();
        Fish fish = new Fish();

        // 执行默认方法
        // 实现类中没有重写default方法，执行的是接口中的default
        dog.sayHello();
        // 实现类中对default进行重写，则执行的是重写后的方法
        cat.sayHello();
        // 如果类实现了一个接口和继承了一个父类，接口的默认方法和父类中某一个方法具有相同名称和参数列表，而且子类没有进行该方法的重写，则使用的是父类的方法。
        bird.sayHello();
        // 类中实现了两个接口，这两个接口中具有相同名称和参数列表的方法(不管是不是default方法)，子类中必须必须覆盖该方法，否则编译异常。
        fish.sayHello();
    }

运行结果：

DefaultIntf say hello 2 you
Hello I am Cat sayHello
Animal say hello
Hello this is Fish

2.3 项目实战场景

获取接口实例的泛型Class

/**
 * Description: 接口：包含一个default方法，该接口所有的实例都可以通过该default获取泛型类型
 *
 * @author Xander
 * datetime: 2020/9/7 
 */
public interface GenericIntf<T> {

    /**
     * 默认方法：获取泛型T的 Class<T>
     *
     * @return
     */
    default Class<T> getGenericClass() {
        Type[] types = this.getClass().getGenericInterfaces();
        ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) types[0];
        Class<T> tClass = (Class<T>) parameterizedType.getActualTypeArguments()[0];
        return tClass;
    }
}

/**
 * Description: GenericIntf的实现类，泛型类型是Double
 *
 * @author Xander
 * datetime: 2020/9/7 
 */
public class GenericDouble implements GenericIntf<Double> {
}

/**
 * Description: GenericIntf的实现类，泛型类型是Integer
 *
 * @author Xander
 * datetime: 2020/9/7 
 */
public class GenericInteger implements GenericIntf<Integer> {
}

    @Test
    public void testGeneric() {
        // 获取 GenericIntf接口实例的 泛型类型
        GenericIntf<Integer> genericInt = new GenericInteger();
        GenericIntf<Double> genericDouble = new GenericDouble();

        Class<Integer> genericIntClass = genericInt.getGenericClass();//泛型类型是 Integer
        Class<Double> genericDoubleClass = genericDouble.getGenericClass();//泛型类型是 Double

        System.out.println("GenericInteger的泛型类型：" + genericIntClass);
        System.out.println("genericDouble的泛型类型：" + genericDoubleClass);
    }

运行结果：

GenericInteger 的泛型类型：class java.lang.Integer
GenericDouble 的泛型类型：class java.lang.Double

2.4 static 方法简单使用

java8允许接口像普通类一样定义和使用静态方法。

public interface StaticIntf {

    static void printInfo() {
        System.out.println("执行接口中的static方法：" + StaticIntf.class);
    }
}

    @Test
    public void test(){
        // 执行接口中 static 方法
        StaticIntf.printInfo();
    }

运行结果：

执行接口中的static方法：interface com.xander.java8.\\_06default\\_static\\_method.StaticIntf

结语： Optional类和接口的default、static可以作为很好的编程手段用来实现业务逻辑，Optional可以优雅地解决空指针异常，而接口的default和static方法，能够让我们定义在接口层级公共的方法，希望Java8的这两个特性能够帮助到大家。

代码：
https://github.com/wengxingxia/001java8.git

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发表于 2020.09.07 19:36， 共 1458 人浏览

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