一、簡介
Optional類是Java8為了解決null值判斷問題，借鑑google guava類庫的Optional類而引入的一個同名Optional類，使用Optional類可以避免顯式的null值判斷（null的防禦性檢查），避免null導致的NPE（NullPointerException）。

• 我們來看一段程式碼：

    public static String getGender(Student student)
    {
        if(null == student)
        {
            return "Unkown";
        }
        return student.getGender();
        
    }
 

這是一個獲取學生性別的方法，方法入參為一個Student物件，為了防止student物件為null， 做了防禦性檢查：如果值為null，返回"Unkown"。

• 再看使用Optional優化後的方法：

    public static String getGender(Student student)
    {
       return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getGender()).orElse("Unkown");       
    }

可以看到，Optional類結合lambda表示式的使用能夠讓開發出的程式碼更簡潔和優雅。

二、Optional物件的建立

我們看下Optional類的部分原始碼：

    private static final Optional<?> EMPTY = new Optional<>();

    private final T value;

    private Optional() {
        this.value = null;
    }

    public static<T> Optional<T> empty() {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;
        return t;
    }

    private Optional(T value) {
        this.value = Objects.requireNonNull(value);
    }

    public static <T> Optional<T> of(T value) {
        return new Optional<>(value);
    }

    public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
        return value == null ? empty() : of(value);
    }
 

可以看出，Optional類的兩個構造方法都是private型的，因此類外部不能顯示的使用new Optional()的方式來建立Optional物件，但是Optional類提供了三個靜態方法empty()、of(T value)、ofNullable(T value)來建立Optinal物件，示例如下：

1. 建立一個包裝物件值為空的Optional物件
   Optional optStr = Optional.empty();
2. 建立包裝物件值非空的Optional物件
   Optional optStr1 = Optional.of("optional");
3. 建立包裝物件值允許為空的Optional物件
   Optional optStr2 = Optional.ofNullable(null);

三、Optional 類典型介面的使用

下面以一些典型場景為例，列出Optional API常用介面的用法，並附上相應程式碼。

• 3.1 get()方法
  簡單看下get()方法的原始碼：

    public T get() {
        if (value == null) {
            throw new NoSuchElementException("No value present");
        }
        return value;
    }

可以看到，get()方法主要用於返回包裝物件的實際值，但是如果包裝物件值為null，會丟擲NoSuchElementException異常。

• 3.2 isPresent()方法
  isPresent()方法的原始碼：

    public boolean isPresent() {
        return value != null;
    }

可以看到，isPresent()方法用於判斷包裝物件的值是否非空。下面我們來看一段糟糕的程式碼：

    public static String getGender(Student student)
    {
        Optional<Student> stuOpt =  Optional.ofNullable(student);
        if(stuOpt.isPresent())
        {
            return stuOpt.get().getGender();
        }
        
        return "Unkown";
    }

這段程式碼實現的是第一章(簡介)中的邏輯，但是這種用法不但沒有減少null的防禦性檢查，而且增加了Optional包裝的過程，違背了Optional設計的初衷，因此開發中要避免這種糟糕的使用~

• 3.3 ifPresent()方法
  ifPresent()方法的原始碼：

    public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
        if (value != null)
            consumer.accept(value);
    }

ifPresent()方法接受一個Consumer物件（消費函式），如果包裝物件的值非空，執行Consumer物件的accept()方法。示例如下：

    public static void printName(Student student)
    {
        Optional.ofNullable(student).ifPresent(u ->  System.out.println("The student name is : " + u.getName()));
    }

上述示例用於列印學生姓名，由於ifPresent()方法內部做了null值檢查，呼叫前無需擔心NPE問題。
3.4  filter()方法
     filter()方法的原始碼：
    public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) {
        Objects.requireNonNull(predicate);
        if (!isPresent())
            return this;
        else
            return predicate.test(value) ? this : empty();
    }

filter()方法接受引數為Predicate物件，用於對Optional物件進行過濾，如果符合Predicate的條件，返回Optional物件本身，否則返回一個空的Optional物件。舉例如下：

    public static void filterAge(Student student)
    {
        Optional.ofNullable(student).filter( u -> u.getAge() > 18).ifPresent(u ->  System.out.println("The student age is more than 18."));
    }

上述示例中，實現了年齡大於18的學生的篩選。

• 3.5 map()方法
  map()方法的原始碼：

  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));
        }
    }

map()方法的引數為Function（函式式介面）物件，map()方法將Optional中的包裝物件用Function函式進行運算，幷包裝成新的Optional物件（包裝物件的型別可能改變）。舉例如下：

    public static Optional<Integer> getAge(Student student)
    {
        return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getAge()); 
    }

上述程式碼中，先用ofNullable()方法構造一個Optional物件，然後用map()計算學生的年齡，返回Optional物件（如果student為null, 返回map()方法返回一個空的Optinal物件）。

• 3.6 flatMap()方法
  flatMap()方法的原始碼：

  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));
        }
    }

跟map()方法不同的是，入參Function函式的返回值型別為Optional型別，而不是U型別，這樣flatMap()能將一個二維的Optional物件對映成一個一維的物件。以3.5中示例功能為例，進行faltMap()改寫如下：

 public static Optional<Integer> getAge(Student student)
    {
        return Optional.ofNullable(student).flatMap(u -> Optional.ofNullable(u.getAge())); 
    }

    public T orElse(T other) {
        return value != null ? value : other;
    }

orElse()方法功能比較簡單，即如果包裝物件值非空，返回包裝物件值，否則返回入參other的值（預設值）。如第一章（簡介）中提到的程式碼：

    public static String getGender(Student student)
    {
       return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getGender()).orElse("Unkown");    
    }

3.7  orElseGet()方法
     orElseGet()方法的原始碼：
    public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {
        return value != null ? value : other.get();
    }

orElseGet()方法與orElse()方法類似，區別在於orElseGet()方法的入參為一個Supplier物件(供應者)，用Supplier物件的get()方法的返回值作為預設值。如：

   public static String getGender(Student student)
    {
        return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getGender()).orElseGet(() -> "Unkown");      
    }

• 3.8 orElseThrow()方法
  orElseThrow()方法的原始碼：

    public <X extends Throwable> T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X {
        if (value != null) {
            return value;
        } else {
            throw exceptionSupplier.get();
        }
    }

orElseThrow()方法其實與orElseGet()方法非常相似了，入參都是Supplier物件，只不過orElseThrow()的Supplier物件必須返回一個Throwable異常，並在orElseThrow()中將異常丟擲：

    public static String getGender1(Student student)
    {
        return Optional.ofNullable(student).map(u -> u.getGender()).orElseThrow(() -> new RuntimeException("Unkown"));      
    }

orElseThrow()方法適用於包裝物件值為空時需要丟擲特定異常的場景。