【Guava 教學】（1）從避免使用 null 開始

大多數開發者對 Guava 的認識，是從其中對Java 標準 API 中 Java Collections 框架功能的增強或補充開始，那是 guava-libraries 中的一部份，也就是 Guava Collections，在這部份，Java Collections 框架參與者之一 Joshua Bloch 也曾對其提出相關建議。然而 guava-libraries 不僅僅是 Collections 的功能加強版，它還包括了許多進階特性，甚至有不少設計是借鏡了函數式程式設計的概念，像是不可變動結構、避免 null 等，對不少 Java 傳統開發者而言，這些概念都是新穎而陌生的，也因此無法對其作更進一步的善用。
在 guava-libraries 的 Wiki 上，一開始就談到了 Using/avoiding null，上頭一開始引用了 Java Collections 群集框架及 JSR166 參與者之一 Doug Lea 的話：

"Null sucks."

接著又引用了圖靈獎得主、快速排序發明者 Tony Hoare，在 QCon London 2009 主講《Null References: The Billion Dollar Mistake》場次時的一段話：

"I call it my billion-dollar mistake."

null 的問題在於含糊而不明確，引發的各種問題從Java 開發者經常在與 NullPointerException 奮戰可見一般，我在補救 null 的策略中談過：

null 的最根本問題在於語意含糊不清，雖然就字面來說，null 可以是「不存在」、「沒有」、「無」或「空」的概念，因此在應用時，總是令人感到模稜兩可，也就讓開發者有了各自解釋的空間，當開發者想到「嘿！這邊可以沒有東西...」就直接放個 null，或者是想到「嗯！沒什麼東西可以傳回...」，就不假思索地傳回個 null，然後使用者就總是忘了檢查 null，引發各種可能的錯誤。

由於 null 的根本問題在於含糊而不明確，要避免使用 null 的方式，就是確認過去使用 null 的時機與目的，並使用明確的語義。在過去使用 null 的情況中，開發者於方法中傳回 null，通常代表著客戶端必須檢查是否為 null，並在 null 的情況下使用預設值，以便後續程式繼續執行。舉個例子來說，如果原先有個 getNickName 方法可傳回 String，而客戶端有以下的執行流程：

String nickName = getNickName("Duke");
if(nickName == null) {
    nickName = "CodeData User";
}
out.println(nickName);

如果客戶端忘了檢查 null，那麼就會直接顯示 null，在這個簡單的例子中並不會怎樣，只是顯示結果令人困惑罷了，但如果後續的執行流程牽涉到至關重要的結果，程式快樂地繼續執行下去，錯誤可能到最後才會呈現發生。
那麼可將 getNickName 修改使一定會傳回 Optional<String>（在 com.google.common.base 套件）實例，但絕不要傳回 null。Optional 的語義是它可能包含也可能不包括值，如果你呼叫直接呼叫它的 get 方法：

String nickName = getNickName("Duke").get();
out.println(nickName);

在 Optional 沒有包含值的情況下，就會直接拋出 IllegalStateException，這實現了速錯（Fail fast）的概念，這讓開發者可以立即發現錯誤，並瞭解到必須作些檢查，可能的方式之一像是：

Optional<String> nick = getNickName("Duke");
String nickName = nick.isPresent() ? nick.get() : "CodeData User";
out.println(nickName);

不過這看來有點囉嗦，一個比較好的方式可以是：

String nickName = getNickName("Duke").or("CodeData User");
out.println(nickName);

在 getNickName 方法內部，原先如果是這樣傳回值：

return rs.next() ? rs.getString("nickname") : null;

則可以使用 Optional 改為：

return rs.next() ? Optional.of(rs.getString("nickname")) : Optional.absent();

Optional.of 方法用來建立 Optional 物件包裏 of 的傳入值，而 Optional.absent 建立的 Optional 實例不會包裹任何值，也就是如果你直接呼叫後者建立的 Optional 物件上 get 方法，就會拋出例外。在有值的情況下使用 Optional.of，在原本會傳回 null 的情況下使用 Optional.absent。
當然，過去許多程式庫中使用了不少 null，這些程式庫無法說改就改，Guava 提供了一些銜接程式庫中 null 的方法。例如，如果原先的 getNickName 是你無法修改的，那麼可以這麼修改客戶端：

String nickName = Optional.fromNullable(getNickName("Duke")).or("CoDeData User");
out.println(nickName);

Optional.fromNullable 在傳入值為 null 的情況下，傳回的 Optional 實例呼叫其 get 方法，就會拋出錯誤。在 Guava 上還有一些方法，是針對字串而設定，最主要就是讓語義清楚。因為過去對於字串沒有值，各開發者會有各自的表示，因而造成同一個程式中，有可能某些開發者認為字串沒有值時，應該傳回 null，有的開發者則認為空字串才是表示字串沒有值。無論如何，在需要統一的場合中，可以使用 Strings.emptyToNull（Strings 是在 com.google.common.base 套件）、Strings.nullToEmpty 方法。如果程式中想統一字串沒有值時，必須是 null，那麼可在原本採用空字串的地方呼叫 Strings.emptyToNull("")，反之，若想統一字串沒有值時一律以空字串表示，那麼就使用 Strings.nullToEmpty(null)。
現在，你可以進一步看看 Guava 的 Wiki 上 Using/avoiding null 說的是怎麼一回事了。所以你知道嗎？JDK8 中也會有個 Optional！