编程的艺术：结构之美
简介
编程是一门艺术，就像绘画和音乐一样，需要创造力和想象力。编程的艺术在于它可以创造出独特的、精美的、功能强大的程序。
在编程中，结构是一种重要的美学概念。好的结构可以使程序更加清晰、易于理解和维护。结构设计是通过分解问题和组织代码来创造良好的程序结构的过程。
良好的程序结构需要满足以下几个方面：
- 模块化：将程序分解成更小的模块，使得代码更容易理解和维护。
- 简洁性：代码应该简洁、清晰明了，没有不必要的复杂性和重复代码。
- 可读性：代码应该易于阅读，有清晰的变量名、注释和文档。
- 可扩展性：代码应该易于扩展和修改，以适应未来的需求。
- 性能：代码应该具有高效率、低内存占用等优点。
通过使用这些原则来构建程序结构，可以获得漂亮而强大的程序，这些程序不仅可以帮助我们解决问题，还可以为我们带来创意和乐趣。
下面介绍几种常见的代码结构优化手段
优化手段
在编程过程中，减少代码层级嵌套是一种良好的编程习惯,因为它可以使代码更易读，更易维护，也更易扩展。以下是一些可以帮助减少嵌套的方法
- 使用早期返回：在函数或方法中，尽早处理错误或异常情况，并返回结果或错误信息。这可以减少嵌套，使代码更易读。
- 使用函数或方法：将重复或复杂的代码块放在单独的函数或方法中，可以减少嵌套，使代码更易读，也更易重用。
- 使用布尔表达式：布尔表达式可以帮助你用更少的代码完成同样的功能，从而减少嵌套。例如，使用 if a and b: 而不是 if a: if b:。
- 使用 try-catch：使用 try-catch块处理异常情况，可以减少嵌套并使代码更易读。例如，使用 try-catch块来处理文件读取时的异常情况。
- 使用列表推导式或生成器表达式：使用列表推导式或生成器表达式可以将多个循环或条件语句合并成一个语句，从而减少嵌套并使代码更易读。
- java中使用Optional可以避免在代码中使用繁琐的null检查，对于多个简单的判null逻辑，使用Optional可以极大的减少代码量。
- 使用标准化的命名和代码风格来提高代码的可读性和可维护性。
- 注释：使用清晰和详细的注释来解释代码的目的和实现细节。
通过这些方法，开发者可以编写出具有良好结构的代码，从而提高程序的可读性、可维护性和可扩展性。
用例举例
- 校验提前返回
校验提前返回的方法是指在函数或方法开始时，先进行一些校验操作，如果校验不通过，则直接返回，不再执行后续的代码。这种方法的好处是可以减少if判断嵌套的层数，使代码更加清晰和易于理解。
如以下嵌套层级较深的代码，看着确实难受，并且后期修改很不友好
public boolean checkStudent(Student student) {
if (student != null) {
if (student.getAge() >= 18) {
if (student.getGrade() >= 60) {
if (student.getMajor().equals("Computer Science")) {
if (student.getGender().equals("Male")) {
return true;
}
}
}
}
}
return false;
}
可以看到，以上代码使用了多层的if嵌套语句，虽然可以实现检查学生是否符合选课要求，但这样的代码会让人感到混乱，可读性较差，而且增加了代码出错的概率，同时后期如果增加其它校验很不方便，会造成嵌套层级越来越深。因此，为了更好的代码可读性和更高的代码质量，可以根据校验提前返回的原则对代码进行优化。
优化后结果如下：
public boolean checkStudent(Student student) {
if (student == null) {
return false;
}
if (student.getAge() < 18) {
return false;
}
if (student.getGrade() < 60) {
return false;
}
if (!student.getMajor().equals("Computer Science")) {
return false;
}
if (!student.getGender().equals("Male")) {
return false;
}
return true;
}
- Optional减少判null层级，简化代码
使用Java中的Optional类可以简化代码，避免显式检查null值从而避免嵌套的if语句，让代码更加简洁易读。以下是一个使用Optional类的示例代码
public boolean checkStudent(Optional<Student> student) {
return student
.filter(s -> s.getAge() >= 18)
.filter(s -> s.getGrade() >= 60)
.filter(s -> s.getMajor().equals("Computer Science"))
.filter(s -> s.getGender().equals("Male"))
.isPresent();
}
注意：使用Optional类需要慎重考虑，因为它并不总是适用于所有情况。当使用Optional类时，应确保代码的可读性和可维护性得到了提高，并且仔细处理空值情况。
