Guida a Java 8 Opzionale

1. Panoramica

In questo tutorial, mostreremo la classe opzionale introdotta in Java 8.

Lo scopo della classe è fornire una soluzione a livello di tipo per rappresentare valori facoltativi invece di riferimenti null .

Per comprendere più a fondo il motivo per cui dovremmo preoccuparci della classe Optional , dai un'occhiata all'articolo ufficiale di Oracle.

2. Creazione di oggetti opzionali

Esistono diversi modi per creare oggetti opzionali .

Per creare un oggetto opzionale vuoto , dobbiamo semplicemente usare il suo metodo statico empty () :

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

Nota che abbiamo utilizzato il metodo isPresent () per verificare se c'è un valore all'interno dell'oggetto opzionale . Un valore è presente solo se abbiamo creato Opzionale con un valore non nullo . Vedremo il metodo isPresent () nella sezione successiva.

Possiamo anche creare un oggetto opzionale con il metodo statico di () :

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

Tuttavia, l'argomento passato al metodo of () non può essere nullo. Altrimenti, otterremo una NullPointerException :

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

Ma nel caso in cui ci aspettiamo alcuni valori nulli , possiamo usare il metodo ofNullable () :

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

In questo modo, se passiamo un riferimento null , non genera un'eccezione ma restituisce un oggetto opzionale vuoto :

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

3. Verifica della presenza del valore: isPresent () e isEmpty ()

Quando abbiamo un oggetto opzionale restituito da un metodo o creato da noi, possiamo verificare se c'è un valore in esso o meno con il metodo isPresent () :

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

Questo metodo restituisce true se il valore avvolto non è null.

Inoltre, a partire da Java 11, possiamo fare il contrario con il metodo isEmpty :

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

4. Azione condizionale con ifPresent ()

Il metodo ifPresent () ci consente di eseguire del codice sul valore avvolto se viene trovato non nullo . Prima di Opzionale , faremmo:

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

Questo codice controlla se la variabile nome è nulla o meno prima di procedere con l'esecuzione del codice su di essa. Questo approccio è lungo e non è l'unico problema, è anche soggetto a errori.

In effetti, cosa garantisce che dopo aver stampato quella variabile, non la useremo più e poi dimenticheremo di eseguire il controllo nullo?

Ciò può causare una NullPointerException in fase di esecuzione se un valore null trova la sua strada in quel codice. Quando un programma fallisce a causa di problemi di input, è spesso il risultato di pratiche di programmazione scadenti.

Facoltativo ci fa trattare esplicitamente i valori nullable come un modo per applicare buone pratiche di programmazione.

Diamo ora un'occhiata a come il codice sopra potrebbe essere refactoring in Java 8.

Nel tipico stile di programmazione funzionale, possiamo eseguire eseguire un'azione su un oggetto che è effettivamente presente:

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

Nell'esempio precedente, utilizziamo solo due righe di codice per sostituire le cinque che hanno funzionato nel primo esempio: una riga per racchiudere l'oggetto in un oggetto opzionale e la successiva per eseguire la convalida implicita oltre che eseguire il codice.

5. Valore predefinito con orElse ()

Il metodo orElse () viene utilizzato per recuperare il valore racchiuso in un'istanza facoltativa . Richiede un parametro, che funge da valore predefinito. Il metodo orElse () restituisce il valore avvolto se è presente e il suo argomento in caso contrario:

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

6. Valore predefinito con orElseGet ()

Il metodo orElseGet () è simile a orElse () . Tuttavia, invece di prendere un valore da restituire se il valore Opzionale non è presente, richiede un'interfaccia funzionale del fornitore, che viene richiamata e restituisce il valore della chiamata:

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

7. Differenza tra orElse e orElseGet ()

Per molti programmatori che non conoscono Optional o Java 8, la differenza tra orElse () e orElseGet () non è chiara. In effetti, questi due metodi danno l'impressione che si sovrappongano in termini di funzionalità.

Tuttavia, c'è una differenza sottile ma molto importante tra i due che può influenzare drasticamente le prestazioni del nostro codice se non ben compresa.

Creiamo un metodo chiamato getMyDefault () nella classe di test, che non accetta argomenti e restituisce un valore predefinito:

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

Vediamo due test e osserviamo i loro effetti collaterali per stabilire dove si sovrappongono orElse () e orElseGet () e dove differiscono:

@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); }

Nell'esempio precedente, racchiudiamo un testo nullo all'interno di un oggetto opzionale e tentiamo di ottenere il valore avvolto utilizzando ciascuno dei due approcci.

L'effetto collaterale è:

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

In ogni caso viene chiamato il metodo getMyDefault () . Accade così che quando il valore avvolto non è presente, sia orElse () che orElseGet () funzionano esattamente allo stesso modo.

Ora eseguiamo un altro test in cui il valore è presente e, idealmente, il valore predefinito non dovrebbe nemmeno essere creato:

@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); }

Nell'esempio precedente, non stiamo più racchiudendo un valore nullo e il resto del codice rimane lo stesso.

Ora diamo uno sguardo all'effetto collaterale dell'esecuzione di questo codice:

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

Si noti che quando si utilizza orElseGet () per recuperare il valore racchiuso, il metodo getMyDefault () non viene nemmeno invocato poiché è presente il valore contenuto.

Tuttavia, quando si utilizza orElse () , indipendentemente dal fatto che il valore racchiuso sia presente o meno, viene creato l'oggetto predefinito. Quindi, in questo caso, abbiamo appena creato un oggetto ridondante che non viene mai utilizzato.

In questo semplice esempio, non vi è alcun costo significativo per la creazione di un oggetto predefinito, poiché la JVM sa come gestirlo. Tuttavia, quando un metodo come getMyDefault () deve effettuare una chiamata al servizio Web o anche interrogare un database, il costo diventa molto ovvio.

8. Eccezioni con 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.

Abbiamo anche imparato come ottenere il valore di un Optional , o uno predefinito se vuoto, con i metodi get () , orElse () e orElseGet () (e abbiamo visto la differenza importante tra gli ultimi due).

Quindi abbiamo visto come trasformare o filtrare i nostri opzionali con map (), flatMap () e filter () . Abbiamo discusso di ciò che offre un'API opzionale fluente , poiché ci consente di concatenare facilmente i diversi metodi.

Infine, abbiamo visto perché utilizzare gli opzionali come parametri del metodo è una cattiva idea e come evitarlo.

Il codice sorgente per tutti gli esempi nell'articolo è disponibile su GitHub.