什么是 Optional，它如何帮助处理 null？

Question

Accepted Answer

**`Optional`**（Java 8+）是一个容器，可能包含也可能不包含一个值——这是一种显式的方式来表示"一个值可能不存在"，而不是返回 `null`。它通过强制调用者考虑空值情况来帮助防止可怕的 `NullPointerException`（NPE）。 ## 问题：null 和 NPE ```java // ❌ returning null — callers may forget to check → NullPointerException public User findUser(String id) { return userMap.get(id); // returns null if not found } User u = findUser("x"); u.getName(); // 💥 NPE if u was null — and nothing forced you to check ``` Null 返回值很容易被忽视，由此产生的 NPE——"十亿美元的错误"——是最常见的 Java bug 之一。 ## 解决方案：返回 Optional ```java // ✅ the return type ITSELF signals "might be absent" — callers must handle it public Optional findUser(String id) { return Optional.ofNullable(userMap.get(id)); } ``` 现在签名明确地表示了值的缺失，编译器鼓励的 API 使调用者被引导处理空值情况。 ## 创建 Optional ```java Optional a = Optional.of("hi"); // value present (throws if you pass null) Optional b = Optional.empty(); // explicitly absent Optional c = Optional.ofNullable(x); // present if x != null, else empty ``` ## 安全地使用 Optional ```java Optional user = findUser("123"); // provide a fallback User u = user.orElse(defaultUser); User u2 = user.orElseGet(() -> createDefault()); // lazy fallback User u3 = user.orElseThrow(() -> new NotFoundException()); // run code only if present user.ifPresent(u -> System.out.println(u.getName())); // transform without unwrapping (chainable, null-safe) String name = user.map(User::getName).orElse("Unknown"); String city = user.map(User::getAddress).map(Address::getCity).orElse("N/A"); ``` 函数式方法（`map`、`filter`、`orElse`、`ifPresent`）让你可以安全地转换和提取值，进行链式调用而无需嵌套的 null 检查。 ## 要避免的反面模式 ```java // ❌ defeats the purpose — get() throws if empty, like dereferencing null if (user.isPresent()) { User u = user.get(); // verbose AND risky if you forget isPresent() } // ✅ use orElse/map/ifPresent instead // ❌ don't use Optional for fields or method parameters — it's designed for RETURN types // ❌ never return null from a method that returns Optional ``` ## 为什么这很重要 `Optional` 是 Java 用来解决普遍存在的**与 null 相关的 bug**问题的工具，通过在类型系统中使值缺失的可能性变得显式——将无声的 NPE 转变为需要处理的情况。它的主要预期用途是作为可能不产生值的方法的**返回类型**，其中它文档化并强制考虑空值情况，其函数式方法（`map`、`orElse`、`ifPresent`）使得清晰的、null 安全的链式调用成为可能。理解如何正确使用它——以及反面模式（不谨慎地调用 `get()`、用于字段/参数、返回 null）——会导致更健壮、自文档化的代码，NPE 更少，这就是为什么它既是最佳实践工具，也是现代 Java 中的常见面试话题。