1. 概述
在本教程中，我们将学习如何在 Scala 中管理可选数据。Scala 的 Option 类型能帮助我们编写更健壮的代码，只要我们在整个应用代码中合理使用它。
2. Option 基础知识
处理可选值需要一些深思熟虑。我们都经历过：处理缺失数据的代码不仅难写，而且是很多运行时错误的根源。
Scala 的 Option 特别有用，因为它通过两种相互强化的方式来管理可选值：
- ✅ 类型安全 —— 我们可以参数化可选值。
- ✅ 函数式友好 ——
Option类型提供了一组强大的函数式操作，有助于减少 bug。
此外，学习和掌握 Option 类是接受 Scala 函数式编程范式的好方法。我们会逐步讲解。
2.1. Scala 中的 Option 表示
Scala 中的 Option 类型结构如下：
Option[T]
^
|
+-------+------+
| |
| |
Some[T] None
基类 scala.Option 是抽象的，继承自 scala.collection.IterableOnce。这使得 Option 可以像容器一样使用。在后续讨论 map 和 filter 时会体现这一点。
重要的是：Option 及其子类都需要一个具体类型，可以是显式声明的，也可以是类型推断的：
val o1: Option[Int] = None
val o2 = Some(10)
这两个变量都是 Option[Int] 类型。
✅ 此外，Option 是“null 感知”的：
val o1: Option[Int] = Option(null)
assert(false == o1.isDefined)
这在与 Java 交互时特别有用，尤其是处理那些用 null 表示“未找到”的旧 Java 库时。
2.2. 判断 Option 是 Some 还是 None
我们可以使用以下方法判断：
isDefined– 如果是Some返回truenonEmpty– 同上isEmpty– 如果是None返回true
2.3. 获取 Option 的值
可以通过 get 方法获取值。⚠️ 但如果对 None 调用 get，会抛出 NoSuchElementException。这种行为被称为“成功偏向”。
正因为如此，很多人会写出这样的代码：
val o1: Option[Int] = ...
val v1 = if (o1.isDefined) {
o1.get
} else {
0
}
或者使用模式匹配：
val o1: Option[Int] = ...
val v1 = o1 match {
case Some(n) => n
case None => 0
}
❌ 这些都是 Scala 社区中的反模式，因为它们依赖于非函数式结构。其他反模式还包括使用 if/else 或 match 来映射 Option。其实有更好的方式，我们后面会讲。
2.4. Option 的默认值方法
我们还有两个更安全的方法：
getOrElse– 如果是Some，返回值；否则返回默认值orElse– 如果是Some，返回自身；否则返回另一个Option
例如：
val v1 = o1.getOrElse(0)
更复杂的例子：
val usdVsZarFxRate: Option[BigDecimal] = ...
val marketRate = usdVsZarFxRate.getOrElse(throw new RuntimeException("No exchange rate defined for USD/ZAR"))
3. 把 Option 当作容器
如前所述，Option 是另一个值的容器。可以把它看作只有一个元素的集合。因此，我们可以像遍历 List 一样遍历 Option，结合 Scala 的函数式特性，写出更简洁、更少出错的代码。
3.1. 映射 Option
Option.map 的定义如下：
final def map[B](f: (A) => B): Option[B]
示例：
val o1: Option[Int] = Some(10)
assert(o1.map(_.toString).contains("10"))
assert(o1.map(_ * 2.0).contains(20))
val o2: Option[Int] = None
assert(o2.map(_.toString).isEmpty)
✅ map 可以转换类型。
此外，flatMap 可用于“压平”嵌套的 Option。
举个例子，假设我们有以下结构：
trait Player {
def name: String
def getFavoriteTeam: Option[String]
}
trait Tournament {
def getTopScore(team: String): Option[Int]
}
val player: Player = ...
val tournament: Tournament = ...
要获取玩家喜爱队伍的最高分，我们可以这样写：
def getTopScore(player: Player, tournament: Tournament): Option[(Player, Int)] = {
player.getFavoriteTeam.flatMap(tournament.getTopScore).map(score => (player, score))
}
如果只想访问值，可以使用 foreach：
val o1: Option[Int] = Some(10)
o1.foreach(println) // 输出 10
3.2. 使用 Option 控制流程
我们也可以用 map 来控制流程：
val o1: Option[Int] = Some(10)
val o2: Option[Int] = None
def times2(n: Int): Int = n * 2
assert(o1.map(times2).contains(20))
assert(o2.map(times2).isEmpty)
⚠️ 在 o2.map(times2) 中，times2 并不会被调用。
3.3. 使用过滤器控制流程
Option 也支持类似集合的过滤方法：
filter– 如果是Some且满足条件，返回自身filterNot– 如果是Some且不满足条件，返回自身exists– 如果是Some且满足条件，返回trueforall– 与exists相同（因为Option最多只有一个值）
示例：
def whoHasTopScoringTeam(playerA: Player, playerB: Player, tournament: Tournament): Option[(Player, Int)] = {
getTopScore(playerA, tournament).foldRight(getTopScore(playerB, tournament)) {
case (playerAInfo, playerBInfo) => playerBInfo.filter {
case (_, scoreB) => scoreB > playerAInfo._2
}.orElse(Some(playerAInfo))
}
}
4. when 和 unless 构造器
✅ Scala 2.13 引入了 when 和 unless 方法，用于根据条件构造 Option 对象。
4.1. when 构造器
定义如下：
def when[A](cond: Boolean)(a: => A): Option[A] =
if (cond) Some(a) else None
示例：
val num: Int = 25
val maybePositive = Option.when(num > 0)(num)
assert(maybePositive == Some(25))
4.2. unless 构造器
与 when 相反：
def unless[A](cond: Boolean)(a: => A): Option[A] =
when(!cond)(a)
示例：
val num: Int = 25
val maybeNegative = Option.unless(num > 0)(num)
assert(maybeNegative == None)
4.3. 自定义 Option 构造器
我们可以使用隐式类来扩展类型，例如：
object OptionBuilder {
implicit class OptionWhenBuilder[A](value: A) {
def when(condition: A => Boolean): Option[A] = {
Some(value).filter(condition)
}
}
implicit class OptionUnlessBuilder[A](value: A) {
def unless(condition: A => Boolean): Option[A] = {
Some(value).filterNot(condition)
}
}
}
使用示例：
import OptionBuilder._
val num: Int = 25
val maybePositive = num.when(_ > 0) // Some(25)
val maybeNegative = num.unless(_ > 0) // None
5. 总结
本文介绍了 Scala 的 Option 类型的基本用法，并展示了如何使用其函数式接口编写简洁、地道的 Scala 代码。我们还学习了 when 和 unless 构造器，用于根据条件创建 Option。
完整代码可在 GitHub 获取。