设计模式第八讲：常见重构技巧 - 去除多余的if else

设计模式第八讲：常见重构技巧 - 去除多余的if else

最为常见的是代码中使用很多的if/else，或者switch/case；如何重构呢？方法特别多，本文是设计模式第八讲，带你学习其中的技巧。

文章目录

  • 设计模式第八讲：常见重构技巧 - 去除多余的if else
    • 1、出现if/else和switch/case的场景
    • 2、重构思路
      • 2.1、方式一 - 工厂类
      • 2.2、方式二 - 枚举
      • 2.3、方法三 - 命令模式
      • 2.4、方法四 - 规则引擎
      • 2.5、方法五 - 策略模式
    • 3、一些反思
    • 4、参考文章

1、出现if/else和switch/case的场景

通常业务代码会包含这样的逻辑：每种条件下会有不同的处理逻辑。比如两个数a和b之间可以通过不同的操作符（+，-，*，/）进行计算，初学者通常会这么写：

public int calculate(int a, int b, String operator) {int result = Integer.MIN_VALUE;if ("add".equals(operator)) {result = a + b;} else if ("multiply".equals(operator)) {result = a * b;} else if ("divide".equals(operator)) {result = a / b;} else if ("subtract".equals(operator)) {result = a - b;}return result;
}

或者用switch/case：

public int calculateUsingSwitch(int a, int b, String operator) {switch (operator) {case "add":result = a + b;break;// other cases    }return result;
}

这种最基础的代码如何重构呢？

2、重构思路

有非常多的重构方法来解决这个问题, 这里会列举很多方法，在实际应用中可能会根据场景进行一些调整；另外不要纠结这些例子中显而易见的缺陷（比如没用常量，没考虑多线程等等），而是把重心放在学习其中的思路上。

2.1、方式一 - 工厂类

工厂设计模式可以参考这篇文章：JAVA设计模式第二讲：创建型设计模式

  • 第8.2节

  • 定义一个操作接口

public interface Operation {int apply(int a, int b);
}
  • 实现操作， 这里只以add为例
public class Addition implements Operation {@Overridepublic int apply(int a, int b) {return a + b;}
}
  • 实现操作工厂
public class OperatorFactory {static Map<String, Operation> operationMap = new HashMap<>();static {operationMap.put("add", new Addition());operationMap.put("divide", new Division());// more operators}public static Optional<Operation> getOperation(String operator) {return Optional.ofNullable(operationMap.get(operator));}
}
  • 在Calculator中调用
public int calculateUsingFactory(int a, int b, String operator) {Operation targetOperation = OperatorFactory.getOperation(operator).orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("Invalid Operator"));return targetOperation.apply(a, b);
}

对于上面为什么方法名是apply,Optional怎么用? 请参考这篇：

  • java8/Stream流式计算从入门到精通/函数式编程实战
    • Lambda 表达式的特点?
    • Lambda 表达式使用和Stream下的接口?
    • 函数接口定义和使用，四大内置函数接口Consumer，Function，Supplier, Predicate.
    • Comparator排序为例贯穿所有知识点。
  • Java8特性第三讲：如何使用Optional类优雅解决业务npe问题
    • Optional类的意义?
    • Optional类有哪些常用的方法?
    • Optional举例贯穿所有知识点
    • 如何解决多重类嵌套Null值判断?

2.2、方式二 - 枚举

枚举适合类型固定，可枚举的情况，比如如下操作符；同时枚举中是可以提供方法实现的，这就是我们可以通过枚举进行重构的原因。

  • 定义操作符枚举
public enum Operator {ADD {@Overridepublic int apply(int a, int b) {return a + b;}},// other operatorspublic abstract int apply(int a, int b);}
  • 在Calculator中调用
public int calculate(int a, int b, Operator operator) {return operator.apply(a, b);
}
  • 写个测试用例测试下：
@Test
public void whenCalculateUsingEnumOperator_thenReturnCorrectResult() {Calculator calculator = new Calculator();int result = calculator.calculate(3, 4, Operator.valueOf("ADD"));assertEquals(7, result);
}

看是否很简单?

2.3、方法三 - 命令模式

命令模式也是非常常用的重构方式，把每个操作符当作一个Command。

  • 首先让我们回顾下什么是命令模式

    • 看这篇文章：JAVA设计模式第四讲：行为型设计模式

      • 第10.8节

    • 命令模式(Command pattern)：将"请求"封闭成对象，以便使用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象。命令模式也支持可撤销的操作。

      • Command: 命令
      • Receiver: 命令接收者，也就是命令真正的执行者
      • Invoker: 通过它来调用命令
      • Client: 可以设置命令与命令的接收者

      img

  • Command接口

public interface Command {Integer execute();
}
  • 实现Command
public class AddCommand implements Command {// Instance variablespublic AddCommand(int a, int b) {this.a = a;this.b = b;}@Overridepublic Integer execute() {return a + b;}
}
  • 在Calculator中调用
public int calculate(Command command) {return command.execute();
}
  • 测试用例
@Test
public void whenCalculateUsingCommand_thenReturnCorrectResult() {Calculator calculator = new Calculator();int result = calculator.calculate(new AddCommand(3, 7));assertEquals(10, result);
}

注意，这里new AddCommand(3, 7)仍然没有解决动态获取操作符问题，所以通常来说可以结合简单工厂模式来调用：

  • 创建型 - 简单工厂(Simple Factory)
    • 简单工厂(Simple Factory)，它把实例化的操作单独放到一个类中，这个类就成为简单工厂类，让简单工厂类来决定应该用哪个具体子类来实例化，这样做能把客户类和具体子类的实现解耦，客户类不再需要知道有哪些子类以及应当实例化哪个子类

2.4、方法四 - 规则引擎

规则引擎适合规则很多且可能动态变化的情况，在先要搞清楚一点Java OOP，即类的抽象：

  • 这里可以抽象出哪些类？// 头脑中需要有这种自动转化
    • 规则Rule
      • 规则接口
      • 具体规则的泛化实现
    • 表达式Expression
      • 操作符
      • 操作数
    • 规则引擎
  • 定义规则
public interface Rule {boolean evaluate(Expression expression);Result getResult();
}
  • Add 规则
public class AddRule implements Rule {@Overridepublic boolean evaluate(Expression expression) {boolean evalResult = false;if (expression.getOperator() == Operator.ADD) {this.result = expression.getX() + expression.getY();evalResult = true;}return evalResult;}    @Overridepublic Result getResult() {...}
}
  • 表达式
public class Expression {private Integer x;private Integer y;private Operator operator;        
}
  • 规则引擎
public class RuleEngine {private static List<Rule> rules = new ArrayList<>();static {rules.add(new AddRule());}public Result process(Expression expression) {Rule rule = rules.stream().filter(r -> r.evaluate(expression)).findFirst().orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("Expression does not matches any Rule"));return rule.getResult();}
}
  • 测试用例
@Test
public void whenNumbersGivenToRuleEngine_thenReturnCorrectResult() {Expression expression = new Expression(5, 5, Operator.ADD);RuleEngine engine = new RuleEngine();Result result = engine.process(expression);assertNotNull(result);assertEquals(10, result.getValue());
}

2.5、方法五 - 策略模式

策略模式比命令模式更为常用，而且在实际业务逻辑开发中需要注入一定的（比如通过Spring的@Autowired来注入bean），这时通过策略模式可以巧妙的重构

  • 什么是策略模式？

    • 我们再复习下：JAVA设计模式第四讲：行为型设计模式
      • 第10.3节
    • 策略模式(strategy pattern)：定义了算法族，分别封闭起来，让它们之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户
      • Strategy 接口定义了一个算法族，它们都具有 behavior() 方法。
      • Context 是使用到该算法族的类，其中的 doSomething() 方法会调用 behavior()，setStrategy(in Strategy) 方法可以动态地改变 strategy 对象，也就是说能动态地改变 Context 所使用的算法。

    img

  • Spring中需要注入资源重构？

如果是在实现业务逻辑需要注入框架中资源呢？比如通过Spring的@Autowired来注入bean。可以这样实现：

  • 操作 // 很巧妙
public interface Opt {int apply(int a, int b);
}@Component(value = "addOpt")
public class AddOpt implements Opt {// 这里通过Spring框架注入了资源@AutowiredxxxAddResource resource; @Overridepublic int apply(int a, int b) {return resource.process(a, b);}
}@Component(value = "devideOpt")
public class devideOpt implements Opt {// 这里通过Spring框架注入了资源@AutowiredxxxDivResource resource; @Overridepublic int apply(int a, int b) {return resource.process(a, b);}
}
  • 策略
@Component
public class OptStrategyContext{private Map<String, Opt> strategyMap = new ConcurrentHashMap<>();@Autowiredpublic OptStrategyContext(Map<String, Opt> strategyMap) {this.strategyMap.clear();this.strategyMap.putAll(strategyMap);}public int apply(Sting opt, int a, int b) {return strategyMap.get(opt).apply(a, b);}
}

上述代码在实现中非常常见。

3、一些反思

最怕的是刚学会成语，就什么地方都想用成语。

  • 真的要这么重构吗？
    • 在实际开发中，切记最怕的是刚学会成语，就什么地方都想用成语; 很多时候不是考虑是否是最佳实现，而是折中（通常是业务和代价的折中，开发和维护的折中…），在适当的时候做适当的重构。
    • 很多时候，让团队可持续性的维护代码便是最佳；
    • 重构后会生成很多类，一个简单业务搞这么复杂？所以你需要权衡

4、参考文章

  • https://www.baeldung.com/java-replace-if-statements

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