一、前言
现实中的代码往往存在着过多的 if...else。虽然 if...else 是必须的,但滥用 if...else 会对代码的可读性、可维护性造成很大伤害,进而危害到整个软件系统。
现在软件开发领域出现了很多新技术、新概念,但 if...else 这种基本的程序形式并没有发生太大变化。使用好 if...else 不仅对于现在,而且对于将来,都是十分有意义的。
二、问题一:if…else 过多
问题表现:
if...else 过多的代码可以抽象为下面这段代码。其中只列出5个逻辑分支,但实际工作中,能见到一个方法包含10个、20个甚至更多的逻辑分支的情况。
另外,if...else 过多通常会伴随着另两个问题:逻辑表达式复杂和 if...else 嵌套过深。
if (condition1) { } else if (condition2) { } else if (condition3) { } else if (condition4) { } else { }
通常,if...else 过多的方法,通常可读性和可扩展性都不好。从软件设计角度讲,代码中存在过多的 if...else 往往意味着这段代码违反了违反单一职责原则和开闭原则。
因为在实际的项目中,需求往往是不断变化的,新需求也层出不穷。所以,软件系统的扩展性是非常重要的。而解决 if...else 过多问题的最大意义,往往就在于提高代码的可扩展性。
方法一:表驱动
对于逻辑表达模式固定的 if...else 代码,可以通过某种映射关系,将逻辑表达式用表格的方式表示;再使用表格查找的方式,找到某个输入所对应的处理函数,使用这个处理函数进行运算。
适用场景:逻辑表达模式固定的 if...else
实现与示例:
if (param.equals(value1)) { doAction1(someParams); } else if (param.equals(value2)) { doAction2(someParams); } else if (param.equals(value3)) { doAction3(someParams); } // ...
可重构为:
Map<?, Function<?> action> actionMappings = new HashMap<>(); // 这里泛型 ? 是为方便演示,实际可替换为你需要的类型 // When init actionMappings.put(value1, (someParams) -> { doAction1(someParams)}); actionMappings.put(value2, (someParams) -> { doAction2(someParams)}); actionMappings.put(value3, (someParams) -> { doAction3(someParams)}); // 省略 null 判断 actionMappings.get(param).apply(someParams);
上面的示例使用了 Java 8 的 Lambda 和 Functional Interface。
表的映射关系,可以采用集中的方式,也可以采用分散的方式,即每个处理类自行注册。也可以通过配置文件的方式表达。总之,形式有很多。
方法二:职责链模式
介绍:当 if...else 中的条件表达式灵活多变,无法将条件中的数据抽象为表格并用统一的方式进行判断时,这时应将对条件的判断权交给每个功能组件。并用链的形式将这些组件串联起来,形成完整的功能。
适用场景:条件表达式灵活多变,没有统一的形式。
实现与示例:
职责链的模式在开源框架的 Filter、Interceptor 功能的实现中可以见到很多。下面看一下通用的使用模式:
重构前:
public void handle(request) { if (handlerA.canHandle(request)) { handlerA.handleRequest(request); } else if (handlerB.canHandle(request)) { handlerB.handleRequest(request); } else if (handlerC.canHandle(request)) { handlerC.handleRequest(request); } }
重构后:
public void handle(request) { handlerA.handleRequest(request); } public abstract class Handler { protected Handler next; public abstract void handleRequest(Request request); public void setNext(Handler next) { this.next = next; } } public class HandlerA extends Handler { public void handleRequest(Request request) { if (canHandle(request)) doHandle(request); else if (next != null) next.handleRequest(request); } }
当然,示例中的重构前的代码为了表达清楚,做了一些类和方法的抽取重构。现实中,更多的是平铺式的代码实现。
职责链模式在具体实现过程中,会有一些不同的形式。从链的调用控制角度看,可分为外部控制和内部控制两种。
外部控制不灵活,但是减少了实现难度。职责链上某一环上的具体实现不用考虑对下一环的调用,因为外部统一控制了。
但是一般的外部控制也不能实现嵌套调用。如果有嵌套调用,并且希望由外部控制职责链的调用,实现起来会稍微复杂。具体可以参考 Spring Web Interceptor 机制的实现方法。
内部控制就比较灵活,可以由具体的实现来决定是否需要调用链上的下一环。但如果调用控制模式是固定的,那这样的实现对于使用者来说是不便的。
方法三:Optional
介绍:Java 代码中的一部分 if...else 是由非空检查导致的。因此,降低这部分带来的 if...else 也就能降低整体的 if...else 的个数。
Java 从 8 开始引入了 Optional 类,用于表示可能为空的对象。这个类提供了很多方法,用于相关的操作,可以用于消除 if...else。开源框架 Guava 和 Scala 语言也提供了类似的功能。
使用场景:有较多用于非空判断的 if...else。
实现与示例:
传统写法:
String str = "Hello World!"; if (str != null) { System.out.println(str); } else { System.out.println("Null"); }
使用 Optional 之后:
Optional<String> strOptional = Optional.of("Hello World!");
strOptional.ifPresentOrElse(System.out::println, () -> System.out.println("Null"));
Optional 还有很多方法,这里不一一介绍了。但请注意,不要使用 get() 和 isPresent() 方法,否则和传统的 if...else 无异。
三、问题二:if…else 嵌套过深
问题表现:if...else 多通常并不是最严重的的问题。有的代码 if...else 不仅个数多,而且 if...else 之间嵌套的很深,也很复杂,导致代码可读性很差,自然也就难以维护。
if (condition1) { action1(); if (condition2) { action2(); if (condition3) { action3(); if (condition4) { action4(); } } } }
if...else 嵌套过深会严重地影响代码的可读性。当然,也会有上一节提到的两个问题。
方法一:抽取方法
介绍:抽取方法是代码重构的一种手段。定义很容易理解,就是将一段代码抽取出来,放入另一个单独定义的方法
适用场景:if...else 嵌套严重的代码,通常可读性很差。故在进行大型重构前,需先进行小幅调整,提高其代码可读性。抽取方法便是最常用的一种调整手段。
实现与示例:
重构前:
public void add(Object element) { if (!readOnly) { int newSize = size + 1; if (newSize > elements.length) { Object[] newElements = new Object[elements.length + 10]; for (int i = 0; i < size; i++) { newElements[i] = elements[i]; } elements = newElements } elements[size++] = element; } }
重构后:
public void add(Object element) { if (readOnly) { return; } if (overCapacity()) { grow(); } addElement(element); }
方法二:卫语句
介绍:在代码重构中,有一个方法被称为“使用卫语句替代嵌套条件语句”。
使用场景:当看到一个方法中,某一层代码块都被一个 if...else 完整控制时,通常可以采用卫语句。
double getPayAmount() { double result; if (_isDead) result = deadAmount(); else { if (_isSeparated) result = separatedAmount(); else { if (_isRetired) result = retiredAmount(); else result = normalPayAmount(); }; } return result; }
重构之后:
double getPayAmount() { if (_isDead) return deadAmount(); if (_isSeparated) return separatedAmount(); if (_isRetired) return retiredAmount(); return normalPayAmount(); }
四、问题三:if…else 表达式过于复杂
问题表现:if...else 所导致的第三个问题来自过于复杂的条件表达式。下面给个简单的例子,当 condition 1、2、3、4 分别为 true、false,请大家排列组合一下下面表达式的结果。
if ((condition1 && condition2 ) || ((condition2 || condition3) && condition4)) { }