Optional

Sissejuhatus

Mõnikord tekib vajadus meetodis näidata, et tagastatav objekt võib puududa. Javas on võimalik sellisel juhul tagastada null viidet. Aga kogemus näitab, et null'i tagastamine pigem suurendab vea tekkimise tõenäosust. Vanasti tagastati null'i alati, kui ei saadud midagi normaalset tagastada. Aga see pigem tekitab segadust, sest ei ole võimalik aru saada, kas see null tähendab, et on tekkkinud mõni viga või väärtus tõepoolest puudub. Selline lähenemine teeb koodi halvasti loetavaks.

Tänapäeval kasutatakse hoopis teist lähenemist. Vea korral soovitatakse erindeid visata, kuna erindile saab ilmse nime anda ja soovi korral isegi mingi täpsustava sõnumi lisada.

Enam ei soovitata tagastada null'i ega kasutada seda argumendina.

Don't pass null: http://www.adamkoch.com/2017/08/25/dont-pass-null/

Miks null'i tagastamine on halb? Võtame sellise näite:

public class Person {

    private String name;

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

    public String getName() {
        return name;
    }

}

Selle koodi järgi ei ole võimalik aru saada, et kas nimi puudumine on lubatud või mitte. Teistes keeltes (nt. Kotlin'is või C#'is) see probleem on lahendatud niimoodi, et on olemas nullable ja not nullable tüübid.

Näide C#'ist:

private string firstName; // not-nullable
private string? secondName; // nullable

public void SomeMethod() {
    secondName = null; // ok
    firstName = null; // error
}

Sellise lahenduse asemel tehti alates Java versioonist 8 Optional tüüp, mida soovitatakse kasutada objekti puudumise korral.

Optional

Optional'ist saab mõelda nagu konteinerist, kus saab olla kas 0 või 1 objekt ja selle kasutamine võimaldab väljendada selgelt, kas mingi väärtuse puudumine (null) on lubatud või mitte.

Optional'i on õige kasutada ainult meetodi tagastatava tüübina.

Õige:

public class Person {

    private String firstName;
    private String secondName;

    public String getFirstName() {
        return firstName;
    }

    public Optional<String> getSecondName() {
        return Optional.ofNullable(secondName);
    }

}

See tähendab, et secondName võib null olla (ehk puududa) selles kontekstis. Nagu näete, Optional kasutab List'ile sarnast süntaksit. Te peate määrama, millist tüüpi objekt saab Optional'i sees olla. Optional<Tüüp>

Halb:

public class Person {

    private String firstName;
    private Optional<String> secondName; // DON'T!

    public String getFirstName() {
        return firstName;
    }

    public Optional<String> getSecondName() {
        return secondName;
    }

}

Halb:

public void someMethod(Optional<String> someString) { // DON'T!

}

Kui teil on vaja näidata, et argument võib puududa, siis kasutage meetodite ülelaadimist (overloading).

Optional objekti loomine

Kahjuks, kui meil meetod (nt getName()) tagastab Optional tüüpi väärtuse, siis me ei saa välja name väärtust otseselt tagastada, sest välja ja meetodi tüübid on erinevad.

Näide.

public class Person {

    private String name;

    public Optional<String> getName() {
        return name;  // ERROR
    }

}

Seepärast tuleb välja väärtust niiöelda Optional'i sisse wrappida. Selleks kasutatakse kolm staatilist meetodit Optional klassist:

Optional.of(object), kus object on teie objekt, millel on sama tüüp, nagu on määratud Optional'ile. NB! Saab kasutada ainult siis, kui olete 100% kindel, et objekt ei ole null! Kui objekt saab olla null, kasutage järgmist meetodit:
Optional.ofNullable(object), kus object on teie objekt, millel on sama tüüp, nagu on määratud Optional'ile.
Optional.empty() - tagastab alati tühja Optional'i.

Kasutamine

Kui meetod tagastab Optional'i, siis see on nagu hoiatus kasutajale, et objekt võib puududa ja selleks peab valmis olema.

Selleks, et kontrollida, kas Optional on tühi või see sisaldab objekti, tuleb kasutada isPresent() meetodit. (Alates Java 11-st on lisaks olemas meetod isEmpty()).

Optional<String> personSecondNameOptional = person.getSecondName();
if (personSecondNameOptional.isPresent()) {
    ...
}

get() meetodiga saab kätte väärtuse, mis on Optional'i sees:

Optional<String> personSecondNameOptional = person.getSecondName();
if (personSecondNameOptional.isPresent()) {
    System.out.println(String.format("His/Her name is %s", personSecondNameOptional.get()));
}

NB! Kasutada get() ilma isPresent() on halb stiil!

Saab ka kasutada funktsionaalset stiili (ifPresent(...) meetod). Aga et kood oleks ilusam, soovitame kasutada ainult siis, kui käivitatakse ainult üks tegevus:

Hea:

person.getSecondName().ifPresent(secondName -> System.out.println(String.format("His/Her name is %s", secondName)));

Pigem halb:

person.getSecondName().ifPresent(secondName -> {
    System.out.println(String.format("His/Her name is %s", secondName));
    anotherMethodCall(secondName);
});

Parem:

private void aMethod() {
     person.getSecondName().ifPresent(secondName -> methodWithSecondName(secondName));
     // or using method reference
     person.getSecondName().ifPresent(this::methodWithSecondName);
 }
 // ...

 private void methodWithSecondName(String secondName) {
     System.out.println(String.format("His/Her name is %s", secondName));
     anotherMethodCall(secondName);
 }

Miks on vaja kasutada?

Kujutame ette, et meil on rakendus, mis tagastab meile persooni andmed näiteks isikukoodi järgi:

Person getPersonById(String id) { .. }

Kui isikukoodiga persooni ei leita, tagastab meetod null. Ja me tahame kasutada seda meetodit:

Person person = getPersonById("60101010111");
System.out.println("Person name:" + person.getName());

Kui sellise isikukoodiga persooni ei ole, tekib NullPointerException.

Selleks, et viga vältida, peaksime enne printimist kontrollima person objekti sisu (person != null).

Selle asemel, et tagastada null meetodis getPersonById(), kasutatakse ümbrist (container) Optional. See annab meetodi kasutajale märku, et tagastatav väärtus võib olla null.

Optional<Person> getPersonById(String id) { .. }

Ja nüüd saab seda kasutada nii:

Optional<Person> personOptional = getPersonById("60101010111");
if (personOptional.isPresent()) {
    System.out.println("Person name:" + personOptional.get().getName());
} else {
    System.out.println("Person does not exist!");
}

Lisameetodid

Lisaks isPresent() ja get() meetoditele, on Optional'il hulk teisi meetodeid:

Oletame, et meil on Optional<T>. T on mingi tüüp.

[tagastatav tüüp] [meetodi nimi] (argumentide tüübid ja nimed)

T orElse(T defaultObject)

Kui Optional ei ole tühi, siis tagastab selle objekti, mis on Optional'i sees. Muul juhul tagastab defaultObject'i.

String resolvedSecondName = person.getSecondName().orElse("");
// If person.getSecondName returns non-empty Optional, then resolvedSecondName
// has the value from Optional, otherwise it is empty string.

T orElseThrow(Lambda that returns an exception)

Kui Optional ei ole tühi, siis tagastab selle objekti, mis on Optional'i sees. Muul juhul viskab erindi.

String resolvedSecondName = person.getSecondName().orElseThrow(() -> new IllegalStateException("Second name is not specified"));
// If person.getSecondName returns empty Optional, then resolvedSecondName
// has the value from Optional, otherwise IllegalStateException is thrown.

T orElseThrow()

NB! Alates Java'st 10.

Kui Optional ei ole tühi, siis tagastab selle objekti, mis on Optional'i sees. Muul juhul viskab NoSuchElementException erindi.

String resolvedSecondName = person.getSecondName().orElseThrow();
// If person.getSecondName returns empty Optional, then resolvedSecondName
// has the value from Optional, otherwise NoSuchElementException is thrown.

Optional<T> filter(Predicate lambda)

Filtreerib Optional'i mingi predikaadi järgi. Kui Optional'i sees olev objekt vastab sellele predikaadile, siis tagastatakse sama Optional, muul tuhul tagastatakse tühi Optional.

Optional<String> filteredSecondNameOptional = person.getSecondName()
    .filter(secondName -> secondName.startsWith("a"));

Kui nimi ei alga 'a' tähega, siis saame tühja Optional'i.

Optional<T2> map(Lambda)

Konverteerib Optional'i sees oleva objekti teiseks (näiteks ka teiset tüüpi) objektiks.

Optional<Integer> secondNameLengthOptional = person.getSecondName()
    .map(secondName -> secondName.length());

Nüüd meil on Optional'i sees mitte sõne, vaid arv, mis on eelmise sõne pikkus. Või kui Optional oli tühi, siis see uus Optional on ka tühi.

Kombineerimine

Neid meetodeid saab kombineerida. See on näide Codera lähtekoodist:

findEntity tagastab Optional'i.

public ResponseEntity<ExerciseCategory> findExerciseCategoryById(Long id) {
        return exerciseCategoryService.findEntity(id)
                .map(ResponseEntity::ok)
                .orElse(ResponseEntity.notFound().build());
}

Kokkuvõte

Nagu näha, annab Optional päris mitu eelist:

võimaldab anda märku, et mõni tulemus võib puududa (n-ö null väärtus)
peidab ära null kontrolli
transformeerimine/teisendamine - me ei pea Optional tulemust kontrollima selleks, et filtreerida/muuta andmetüüpi vms. Ehk siis tavapäraselt oleks pidanud seal kohas alati kontrollima, kas väärtus on olemas, alles siis oleks saanud teisenduse teha.

Viiteid

https://www.callicoder.com/java-8-optional-tutorial/

http://www.oracle.com/technetwork/articles/java/java8-optional-2175753.html

http://huguesjohnson.com/programming/java/java8optional.html (kriitika Optional kasutamise osas)

https://dzone.com/articles/optional-ispresent-is-bad-for-you (miks isPreset() kasutamine pole hea)