Guide de Java 8 facultatif

1. Vue d'ensemble

Dans ce didacticiel, nous allons montrer la classe facultative qui a été introduite dans Java 8.

Le but de la classe est de fournir une solution au niveau du type pour représenter des valeurs facultatives au lieu de références nulles .

Pour mieux comprendre pourquoi nous devrions nous soucier de la classe facultative , jetez un œil à l'article officiel d'Oracle.

2. Création d' objets facultatifs

Il existe plusieurs façons de créer des objets facultatifs .

Pour créer un objet optionnel vide , nous devons simplement utiliser sa méthode statique empty () :

@Test public void whenCreatesEmptyOptional_thenCorrect() { Optional empty = Optional.empty(); assertFalse(empty.isPresent()); }

Notez que nous avons utilisé la méthode isPresent () pour vérifier s'il y a une valeur à l'intérieur de l' objet Optional . Une valeur n'est présente que si nous avons créé Optional avec une valeur non nulle . Nous examinerons la méthode isPresent () dans la section suivante.

Nous pouvons également créer un objet facultatif avec la méthode statique de () :

@Test public void givenNonNull_whenCreatesNonNullable_thenCorrect() { String name = "baeldung"; Optional opt = Optional.of(name); assertTrue(opt.isPresent()); }

Cependant, l'argument passé à la méthode of () ne peut pas être nul. Sinon, nous obtiendrons une NullPointerException :

@Test(expected = NullPointerException.class) public void givenNull_whenThrowsErrorOnCreate_thenCorrect() { String name = null; Optional.of(name); }

Mais au cas où nous attendions des valeurs nulles , nous pouvons utiliser la méthode ofNullable () :

@Test public void givenNonNull_whenCreatesNullable_thenCorrect() { String name = "baeldung"; Optional opt = Optional.ofNullable(name); assertTrue(opt.isPresent()); }

En faisant cela, si nous passons une référence nulle , cela ne lève pas d'exception mais renvoie plutôt un objet facultatif vide :

@Test public void givenNull_whenCreatesNullable_thenCorrect() { String name = null; Optional opt = Optional.ofNullable(name); assertFalse(opt.isPresent()); }

3. Vérification de la présence de valeur: isPresent () et isEmpty ()

Lorsque nous avons un objet facultatif retourné par une méthode ou créé par nous, nous pouvons vérifier s'il contient une valeur ou non avec la méthode isPresent () :

@Test public void givenOptional_whenIsPresentWorks_thenCorrect() { Optional opt = Optional.of("Baeldung"); assertTrue(opt.isPresent()); opt = Optional.ofNullable(null); assertFalse(opt.isPresent()); }

Cette méthode renvoie true si la valeur encapsulée n'est pas nulle.

De plus, à partir de Java 11, nous pouvons faire le contraire avec la méthode isEmpty :

@Test public void givenAnEmptyOptional_thenIsEmptyBehavesAsExpected() { Optional opt = Optional.of("Baeldung"); assertFalse(opt.isEmpty()); opt = Optional.ofNullable(null); assertTrue(opt.isEmpty()); }

4. Action conditionnelle avec ifPresent ()

La méthode ifPresent () nous permet d'exécuter du code sur la valeur encapsulée si elle est jugée non nulle . Avant facultatif , nous ferions:

if(name != null) { System.out.println(name.length()); }

Ce code vérifie si la variable de nom est nulle ou non avant de continuer à exécuter du code dessus. Cette approche est longue, et ce n'est pas le seul problème - elle est également sujette à des erreurs.

En effet, qu'est-ce qui garantit qu'après l'impression de cette variable, nous ne l'utilisons plus et n'oublierons pas d'effectuer le contrôle nul?

Cela peut entraîner une NullPointerException au moment de l'exécution si une valeur nulle trouve son chemin dans ce code. Lorsqu'un programme échoue en raison de problèmes d'entrée, c'est souvent le résultat de mauvaises pratiques de programmation.

Facultatif nous permet de traiter explicitement les valeurs Nullable comme un moyen d'appliquer de bonnes pratiques de programmation.

Voyons maintenant comment le code ci-dessus pourrait être refactorisé dans Java 8.

Dans un style de programmation fonctionnelle typique, nous pouvons exécuter une action sur un objet qui est réellement présent:

@Test public void givenOptional_whenIfPresentWorks_thenCorrect() { Optional opt = Optional.of("baeldung"); opt.ifPresent(name -> System.out.println(name.length())); }

Dans l'exemple ci-dessus, nous n'utilisons que deux lignes de code pour remplacer les cinq qui ont fonctionné dans le premier exemple: une ligne pour envelopper l'objet dans un objet facultatif et la suivante pour effectuer une validation implicite et exécuter le code.

5. Valeur par défaut avec orElse ()

La méthode orElse () est utilisée pour récupérer la valeur encapsulée dans une instance facultative . Il prend un paramètre, qui agit comme valeur par défaut. La méthode orElse () renvoie la valeur encapsulée si elle est présente, et son argument dans le cas contraire:

@Test public void whenOrElseWorks_thenCorrect() { String nullName = null; String name = Optional.ofNullable(nullName).orElse("john"); assertEquals("john", name); }

6. Valeur par défaut avec orElseGet ()

La méthode orElseGet () est similaire à orElse () . Cependant, au lieu de prendre une valeur à renvoyer si la valeur facultative n'est pas présente, il prend une interface fonctionnelle fournisseur, qui est appelée et renvoie la valeur de l'appel:

@Test public void whenOrElseGetWorks_thenCorrect() { String nullName = null; String name = Optional.ofNullable(nullName).orElseGet(() -> "john"); assertEquals("john", name); }

7. Différence entre orElse et orElseGet ()

Pour beaucoup de programmeurs qui sont nouveaux dans Optional ou Java 8, la différence entre orElse () et orElseGet () n'est pas claire. En fait, ces deux méthodes donnent l'impression qu'elles se chevauchent en fonctionnalité.

Cependant, il existe une différence subtile mais très importante entre les deux qui peut affecter considérablement les performances de notre code s'il n'est pas bien compris.

Créons une méthode appelée getMyDefault () dans la classe de test, qui ne prend aucun argument et renvoie une valeur par défaut:

public String getMyDefault() { System.out.println("Getting Default Value"); return "Default Value"; }

Voyons deux tests et observons leurs effets secondaires pour établir à la fois où orElse () et orElseGet () se chevauchent et où ils diffèrent:

@Test public void whenOrElseGetAndOrElseOverlap_thenCorrect() { String text = null; String defaultText = Optional.ofNullable(text).orElseGet(this::getMyDefault); assertEquals("Default Value", defaultText); defaultText = Optional.ofNullable(text).orElse(getMyDefault()); assertEquals("Default Value", defaultText); }

Dans l'exemple ci-dessus, nous enveloppons un texte nul dans un objet facultatif et tentons d'obtenir la valeur encapsulée à l'aide de chacune des deux approches.

L'effet secondaire est:

Getting default value... Getting default value...

La méthode getMyDefault () est appelée dans chaque cas. Il se trouve que lorsque la valeur encapsulée n'est pas présente, orElse () et orElseGet () fonctionnent exactement de la même manière.

Maintenant, exécutons un autre test où la valeur est présente, et idéalement, la valeur par défaut ne devrait même pas être créée:

@Test public void whenOrElseGetAndOrElseDiffer_thenCorrect() { String text = "Text present"; System.out.println("Using orElseGet:"); String defaultText = Optional.ofNullable(text).orElseGet(this::getMyDefault); assertEquals("Text present", defaultText); System.out.println("Using orElse:"); defaultText = Optional.ofNullable(text).orElse(getMyDefault()); assertEquals("Text present", defaultText); }

Dans l'exemple ci-dessus, nous n'enveloppons plus une valeur nulle et le reste du code reste le même.

Jetons maintenant un coup d'œil à l'effet secondaire de l'exécution de ce code:

Using orElseGet: Using orElse: Getting default value...

Notez que lorsque vous utilisez orElseGet () pour récupérer la valeur encapsulée , la méthode getMyDefault () n'est même pas appelée car la valeur contenue est présente.

Cependant, lorsque vous utilisez orElse () , que la valeur encapsulée soit présente ou non, l'objet par défaut est créé. Donc dans ce cas, nous venons de créer un objet redondant qui n'est jamais utilisé.

Dans cet exemple simple, il n'y a pas de coût significatif pour créer un objet par défaut, car la JVM sait comment y faire face. Cependant, lorsqu'une méthode telle que getMyDefault () doit effectuer un appel de service Web ou même interroger une base de données, le coût devient très évident.

8. Exceptions avec orElseThrow ()

The orElseThrow() method follows from orElse() and orElseGet() and adds a new approach for handling an absent value.

Instead of returning a default value when the wrapped value is not present, it throws an exception:

@Test(expected = IllegalArgumentException.class) public void whenOrElseThrowWorks_thenCorrect() { String nullName = null; String name = Optional.ofNullable(nullName).orElseThrow( IllegalArgumentException::new); }

Method references in Java 8 come in handy here, to pass in the exception constructor.

Java 10 introduced a simplified no-arg version of orElseThrow() method. In case of an empty Optional it throws a NoSuchElelementException:

@Test(expected = NoSuchElementException.class) public void whenNoArgOrElseThrowWorks_thenCorrect() { String nullName = null; String name = Optional.ofNullable(nullName).orElseThrow(); }

9. Returning Value With get()

The final approach for retrieving the wrapped value is the get() method:

@Test public void givenOptional_whenGetsValue_thenCorrect() { Optional opt = Optional.of("baeldung"); String name = opt.get(); assertEquals("baeldung", name); }

However, unlike the previous three approaches, get() can only return a value if the wrapped object is not null; otherwise, it throws a no such element exception:

@Test(expected = NoSuchElementException.class) public void givenOptionalWithNull_whenGetThrowsException_thenCorrect() { Optional opt = Optional.ofNullable(null); String name = opt.get(); }

This is the major flaw of the get() method. Ideally, Optional should help us avoid such unforeseen exceptions. Therefore, this approach works against the objectives of Optional and will probably be deprecated in a future release.

So, it's advisable to use the other variants that enable us to prepare for and explicitly handle the null case.

10. Conditional Return With filter()

We can run an inline test on our wrapped value with the filter method. It takes a predicate as an argument and returns an Optional object. If the wrapped value passes testing by the predicate, then the Optional is returned as-is.

However, if the predicate returns false, then it will return an empty Optional:

@Test public void whenOptionalFilterWorks_thenCorrect() { Integer year = 2016; Optional yearOptional = Optional.of(year); boolean is2016 = yearOptional.filter(y -> y == 2016).isPresent(); assertTrue(is2016); boolean is2017 = yearOptional.filter(y -> y == 2017).isPresent(); assertFalse(is2017); }

The filter method is normally used this way to reject wrapped values based on a predefined rule. We could use it to reject a wrong email format or a password that is not strong enough.

Let's look at another meaningful example. Say we want to buy a modem, and we only care about its price.

We receive push notifications on modem prices from a certain site and store these in objects:

public class Modem { private Double price; public Modem(Double price) { this.price = price; } // standard getters and setters }

We then feed these objects to some code whose sole purpose is to check if the modem price is within our budget range.

Let's now take a look at the code without Optional:

public boolean priceIsInRange1(Modem modem) { boolean isInRange = false; if (modem != null && modem.getPrice() != null && (modem.getPrice() >= 10 && modem.getPrice() <= 15)) { isInRange = true; } return isInRange; }

Pay attention to how much code we have to write to achieve this, especially in the if condition. The only part of the if condition that is critical to the application is the last price-range check; the rest of the checks are defensive:

@Test public void whenFiltersWithoutOptional_thenCorrect() { assertTrue(priceIsInRange1(new Modem(10.0))); assertFalse(priceIsInRange1(new Modem(9.9))); assertFalse(priceIsInRange1(new Modem(null))); assertFalse(priceIsInRange1(new Modem(15.5))); assertFalse(priceIsInRange1(null)); }

Apart from that, it's possible to forget about the null checks over a long day without getting any compile-time errors.

Now let's look at a variant with Optional#filter:

public boolean priceIsInRange2(Modem modem2) { return Optional.ofNullable(modem2) .map(Modem::getPrice) .filter(p -> p >= 10) .filter(p -> p <= 15) .isPresent(); }

The map call is simply used to transform a value to some other value. Keep in mind that this operation does not modify the original value.

In our case, we are obtaining a price object from the Model class. We will look at the map() method in detail in the next section.

First of all, if a null object is passed to this method, we don't expect any problem.

Secondly, the only logic we write inside its body is exactly what the method name describes — price-range check. Optional takes care of the rest:

@Test public void whenFiltersWithOptional_thenCorrect() { assertTrue(priceIsInRange2(new Modem(10.0))); assertFalse(priceIsInRange2(new Modem(9.9))); assertFalse(priceIsInRange2(new Modem(null))); assertFalse(priceIsInRange2(new Modem(15.5))); assertFalse(priceIsInRange2(null)); }

The previous approach promises to check price range but has to do more than that to defend against its inherent fragility. Therefore, we can use the filter method to replace unnecessary if statements and reject unwanted values.

11. Transforming Value With map()

In the previous section, we looked at how to reject or accept a value based on a filter.

We can use a similar syntax to transform the Optional value with the map() method:

@Test public void givenOptional_whenMapWorks_thenCorrect() { List companyNames = Arrays.asList( "paypal", "oracle", "", "microsoft", "", "apple"); Optional
    
      listOptional = Optional.of(companyNames); int size = listOptional .map(List::size) .orElse(0); assertEquals(6, size); }
    

In this example, we wrap a list of strings inside an Optional object and use its map method to perform an action on the contained list. The action we perform is to retrieve the size of the list.

The map method returns the result of the computation wrapped inside Optional. We then have to call an appropriate method on the returned Optional to retrieve its value.

Notice that the filter method simply performs a check on the value and returns a boolean. The map method however takes the existing value, performs a computation using this value, and returns the result of the computation wrapped in an Optional object:

@Test public void givenOptional_whenMapWorks_thenCorrect2() { String name = "baeldung"; Optional nameOptional = Optional.of(name); int len = nameOptional .map(String::length) .orElse(0); assertEquals(8, len); }

We can chain map and filter together to do something more powerful.

Let's assume we want to check the correctness of a password input by a user. We can clean the password using a map transformation and check its correctness using a filter:

@Test public void givenOptional_whenMapWorksWithFilter_thenCorrect() { String password = " password "; Optional passOpt = Optional.of(password); boolean correctPassword = passOpt.filter( pass -> pass.equals("password")).isPresent(); assertFalse(correctPassword); correctPassword = passOpt .map(String::trim) .filter(pass -> pass.equals("password")) .isPresent(); assertTrue(correctPassword); }

As we can see, without first cleaning the input, it will be filtered out — yet users may take for granted that leading and trailing spaces all constitute input. So, we transform a dirty password into a clean one with a map before filtering out incorrect ones.

12. Transforming Value With flatMap()

Just like the map() method, we also have the flatMap() method as an alternative for transforming values. The difference is that map transforms values only when they are unwrapped whereas flatMap takes a wrapped value and unwraps it before transforming it.

Previously, we created simple String and Integer objects for wrapping in an Optional instance. However, frequently, we will receive these objects from an accessor of a complex object.

To get a clearer picture of the difference, let's have a look at a Person object that takes a person's details such as name, age and password:

public class Person { private String name; private int age; private String password; public Optional getName() { return Optional.ofNullable(name); } public Optional getAge() { return Optional.ofNullable(age); } public Optional getPassword() { return Optional.ofNullable(password); } // normal constructors and setters }

We would normally create such an object and wrap it in an Optional object just like we did with String.

Alternatively, it can be returned to us by another method call:

Person person = new Person("john", 26); Optional personOptional = Optional.of(person);

Notice now that when we wrap a Person object, it will contain nested Optional instances:

@Test public void givenOptional_whenFlatMapWorks_thenCorrect2() { Person person = new Person("john", 26); Optional personOptional = Optional.of(person); Optional
    
      nameOptionalWrapper = personOptional.map(Person::getName); Optional nameOptional = nameOptionalWrapper.orElseThrow(IllegalArgumentException::new); String name1 = nameOptional.orElse(""); assertEquals("john", name1); String name = personOptional .flatMap(Person::getName) .orElse(""); assertEquals("john", name); }
    

Here, we're trying to retrieve the name attribute of the Person object to perform an assertion.

Note how we achieve this with map() method in the third statement, and then notice how we do the same with flatMap() method afterwards.

The Person::getName method reference is similar to the String::trim call we had in the previous section for cleaning up a password.

The only difference is that getName() returns an Optional rather than a String as did the trim() operation. This, coupled with the fact that a map transformation wraps the result in an Optional object, leads to a nested Optional.

While using map() method, therefore, we need to add an extra call to retrieve the value before using the transformed value. This way, the Optional wrapper will be removed. This operation is performed implicitly when using flatMap.

13. Chaining Optionals in Java 8

Sometimes, we may need to get the first non-empty Optional object from a number of Optionals. In such cases, it would be very convenient to use a method like orElseOptional(). Unfortunately, such operation is not directly supported in Java 8.

Let's first introduce a few methods that we'll be using throughout this section:

private Optional getEmpty() { return Optional.empty(); } private Optional getHello() { return Optional.of("hello"); } private Optional getBye() { return Optional.of("bye"); } private Optional createOptional(String input) { if (input == null || "".equals(input) || "empty".equals(input)) { return Optional.empty(); } return Optional.of(input); }

In order to chain several Optional objects and get the first non-empty one in Java 8, we can use the Stream API:

@Test public void givenThreeOptionals_whenChaining_thenFirstNonEmptyIsReturned() { Optional found = Stream.of(getEmpty(), getHello(), getBye()) .filter(Optional::isPresent) .map(Optional::get) .findFirst(); assertEquals(getHello(), found); }

The downside of this approach is that all of our get methods are always executed, regardless of where a non-empty Optional appears in the Stream.

If we want to lazily evaluate the methods passed to Stream.of(), we need to use the method reference and the Supplier interface:

@Test public void givenThreeOptionals_whenChaining_thenFirstNonEmptyIsReturnedAndRestNotEvaluated() { Optional found = Stream.
    
     >of(this::getEmpty, this::getHello, this::getBye) .map(Supplier::get) .filter(Optional::isPresent) .map(Optional::get) .findFirst(); assertEquals(getHello(), found); }
    

In case we need to use methods that take arguments, we have to resort to lambda expressions:

@Test public void givenTwoOptionalsReturnedByOneArgMethod_whenChaining_thenFirstNonEmptyIsReturned() { Optional found = Stream.
    
     >of( () -> createOptional("empty"), () -> createOptional("hello") ) .map(Supplier::get) .filter(Optional::isPresent) .map(Optional::get) .findFirst(); assertEquals(createOptional("hello"), found); }
    

Often, we'll want to return a default value in case all of the chained Optionals are empty. We can do so just by adding a call to orElse() or orElseGet():

@Test public void givenTwoEmptyOptionals_whenChaining_thenDefaultIsReturned() { String found = Stream.
    
     >of( () -> createOptional("empty"), () -> createOptional("empty") ) .map(Supplier::get) .filter(Optional::isPresent) .map(Optional::get) .findFirst() .orElseGet(() -> "default"); assertEquals("default", found); }
    

14. JDK 9 Optional API

The release of Java 9 added even more new methods to the Optional API:

  • or() method for providing a supplier that creates an alternative Optional
  • ifPresentOrElse() method that allows executing an action if the Optional is present or another action if not
  • stream() method for converting an Optional to a Stream

Here is the complete article for further reading.

15. Misuse of Optionals

Finally, let's see a tempting, however dangerous, way to use Optionals: passing an Optional parameter to a method.

Imagine we have a list of Person and we want a method to search through that list for people with a given name. Also, we would like that method to match entries with at least a certain age, if it's specified.

With this parameter being optional, we come with this method:

public static List search(List people, String name, Optional age) { // Null checks for people and name return people.stream() .filter(p -> p.getName().equals(name)) .filter(p -> p.getAge().get() >= age.orElse(0)) .collect(Collectors.toList()); }

Then we release our method, and another developer tries to use it:

someObject.search(people, "Peter", null);

Now the developer executes its code and gets a NullPointerException.There we are, having to null check our optional parameter, which defeats our initial purpose in wanting to avoid this kind of situation.

Here are some possibilities we could have done to handle it better:

public static List search(List people, String name, Integer age) { // Null checks for people and name final Integer ageFilter = age != null ? age : 0; return people.stream() .filter(p -> p.getName().equals(name)) .filter(p -> p.getAge().get() >= ageFilter) .collect(Collectors.toList()); }

There, the parameter's still optional, but we handle it in only one check.

Another possibility would have been to create two overloaded methods:

public static List search(List people, String name) { return doSearch(people, name, 0); } public static List search(List people, String name, int age) { return doSearch(people, name, age); } private static List doSearch(List people, String name, int age) { // Null checks for people and name return people.stream() .filter(p -> p.getName().equals(name)) .filter(p -> p.getAge().get().intValue() >= age) .collect(Collectors.toList()); }

That way we offer a clear API with two methods doing different things (though they share the implementation).

So, there are solutions to avoid using Optionals as method parameters. The intent of Java when releasing Optional was to use it as a return type, thus indicating that a method could return an empty value. As a matter of fact, the practice of using Optional as a method parameter is even discouraged by some code inspectors.

16. Optional and Serialization

As discussed above, Optional is meant to be used as a return type. Trying to use it as a field type is not recommended.

Additionally, using Optional in a serializable class will result in a NotSerializableException. Our article Java Optional as Return Type further addresses the issues with serialization.

And, in Using Optional With Jackson, we explain what happens when Optional fields are serialized, along with a few workarounds to achieve the desired results.

17. Conclusion

In this article, we covered most of the important features of Java 8 Optional class.

We briefly explored some reasons why we would choose to use Optional instead of explicit null checking and input validation.

Nous avons également appris comment obtenir la valeur d'une option , ou une valeur par défaut si vide, avec les méthodes get () , orElse () et orElseGet () ( et avons vu la différence importante entre les deux dernières).

Ensuite, nous avons vu comment transformer ou filtrer nos optionnels avec map (), flatMap () et filter () . Nous avons discuté de ce qu'offre une API optionnelle fluide , car elle nous permet d'enchaîner facilement les différentes méthodes.

Enfin, nous avons vu pourquoi l'utilisation de Optional s comme paramètres de méthode est une mauvaise idée et comment l'éviter.

Le code source de tous les exemples de l'article est disponible à l'adresse over sur GitHub.