Java 8引入的Optional和Stream徹底改變了我們處理空值和集合操作的方式。本文將深入探討如何將二者結合使用，通過四個核心場景提升代碼的健壯性和簡潔性。

一、Optional構成的Stream：空值自動過濾

當處理Optional集合時，我們常需要過濾掉空值并提取有效元素：

List<Optional<String>> options = Arrays.asList(Optional.of("Java"),Optional.empty(),Optional.of("Python")
);// 傳統方式
List<String> values = options.stream().filter(Optional::isPresent).map(Optional::get).collect(Collectors.toList());// 更優雅方式
List<String> improved = options.stream().flatMap(Optional::stream)  // Java 9+.collect(Collectors.toList());

flatMap(Optional::stream)會自動展開非空Optional，等價于：

.flatMap(opt -> opt.map(Stream::of).orElseGet(Stream::empty))

二、安全解引用：默認值策略

避免直接使用get()，優先考慮安全解引用方式：

Optional<User> userOpt = findUserById(123);// 不安全方式（可能拋出NoSuchElementException）
User risky = userOpt.get();// 安全方式1：提供默認值
User safeUser = userOpt.orElse(new User("Guest"));// 安全方式2：延遲計算默認值
User efficientUser = userOpt.orElseGet(() -> createGuestUser());or與orElseGet方法很像，or不會解包Optional對象的值，，這一方法 9引入，不會執行其它操作，直接返回Optional對象；如果原始Optional對象為空，該方法會延遲返回一個不同的Optional對象。orElseThrow和get方法相似， Optional對象為空拋出一個異常，orElseThrow可以定制希望拋出的異常。// 安全方式3：條件消費
userOpt.ifPresentOrElse(user -> processUser(user),() -> log.warn("User not found")
);

三、Optional組合運算：安全的值組合

當需要組合多個Optional值時，可采用函數式組合：

Optional<Integer> width = Optional.of(1920);
Optional<Integer> height = Optional.of(1080);// 方式1：嵌套map（Java 8）
Optional<Resolution> res = width.flatMap(w -> height.map(h -> new Resolution(w, h))
);// 方式2：使用Tuple包裝（更靈活）
record Tuple2<A,B>(A a, B b) {}
Optional<Tuple2<Integer, Integer>> dimensions = width.flatMap(w ->height.map(h -> new Tuple2<>(w, h))
);// 方式3：自定義zip方法
public static <A,B> Optional<Pair<A,B>> zip(Optional<A> a, Optional<B> b) {return a.flatMap(aVal -> b.map(bVal -> Pair.of(aVal, bVal)));
}

四、精準過濾：Optional.filter應用

在值提取前進行條件過濾：

Optional<String> emailOpt = getEmailFromRequest();// 基礎過濾：非空且包含@
Optional<String> validEmail = emailOpt.filter(e -> e.contains("@"));// 組合條件過濾
Optional<Employee> manager = findEmployee(id).filter(emp -> emp.getRole().equals(Role.MANAGER)).filter(emp -> emp.getProjects().size() > 3);// 鏈式操作示例
String result = Optional.ofNullable(rawInput).filter(s -> !s.isBlank()).map(String::trim).filter(s -> s.length() >= 6).orElse("default");

最佳實踐總結

1. 防御性編程：始終假設Optional可能為空
2. 早過濾原則：優先在Stream管道起始處處理空值
3. 避免嵌套地獄：通過flatMap保持代碼扁平化
4. 語義明確：使用orElse/orElseGet明確表達空值處理策略
5. 不變性原則：Optional應始終視為不可變容器

通過合理運用這些模式，可以使代碼：

• 減少90%以上的NullPointerException
• 提高業務邏輯的可讀性
• 增強數據流處理的健壯性
• 降低維護復雜度