徹底消滅if-else嵌套

来源:https://www.cnblogs.com/vandusty/archive/2020/03/03/12375475.html
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if-else 作為每種編程語言都不可或缺的條件語句，我們在編程時會大量的用到。但if-else 一般不建議嵌套超過三層，如果一段代碼存在過多的 if-else 嵌套，代碼的可讀性就會急速下降，後期維護難度也大大提高。 ...


一、背景

1.1 反面教材

不知大家有沒遇到過像橫放著的金字塔一樣的if-else嵌套：

if (true) {
    if (true) {
        if (true) {
            if (true) {
                if (true) {
                    if (true) {
                        
                    }
                }
            }
        }
    }
}

if-else作為每種編程語言都不可或缺的條件語句，我們在編程時會大量的用到。

但if-else一般不建議嵌套超過三層，如果一段代碼存在過多的if-else嵌套，代碼的可讀性就會急速下降，後期維護難度也大大提高。

2.2 親歷的重構

前陣子重構了服務費收費規則，重構前的if-else嵌套如下。

public Double commonMethod(Integer type, Double amount) {
    if (3 == type) {
        // 計算費用
        if (true) {
            // 此處省略200行代碼，包含n個if-else，下同。。。
        }
        return 0.00;
    } else if (2 == type) {
        // 計算費用
        return 6.66;
    }else if (1 == type) {
        // 計算費用
        return 8.88;
    }else if (0 == type){
        return 9.99;
    }
    throw new IllegalArgumentException("please input right value");
}

我們都寫過類似的代碼，回想起被 if-else 支配的恐懼，如果有新需求：新增計費規則或者修改既定計費規則，無所下手。

2.3 追根溯源

  • 我們來分析下代碼多分支的原因
  1. 業務判斷
  2. 空值判斷
  3. 狀態判斷
  • 如何處理呢？
  1. 在有多種演算法相似的情況下，利用策略模式，把業務判斷消除，各子類實現同一個介面，只關註自己的實現（本文核心）；
  2. 儘量把所有空值判斷放在外部完成，內部傳入的變數由外部介面保證不為空，從而減少空值判斷(可參考如何從 if-else 的參數校驗中解放出來？)；
  3. 把分支狀態信息預先緩存在Map里，直接get獲取具體值，消除分支（本文也有體現）。
  • 來看看簡化後的業務調用
CalculationUtil.getFee(type, amount)

或者

serviceFeeHolder.getFee(type, amount)

是不是超級簡單，下麵介紹兩種實現方式（文末附示例代碼）。

二、通用部分

2.1 需求概括

我們擁有很多公司會員，暫且分為普通會員、初級會員、中級會員和高級會員，會員級別不同計費規則不同。該模塊負責計算會員所需的繳納的服務費。

2.2 會員枚舉

用於維護會員類型。

public enum MemberEnum {

    ORDINARY_MEMBER(0, "普通會員"),
    JUNIOR_MEMBER(1, "初級會員"),
    INTERMEDIATE_MEMBER(2, "中級會員"),
    SENIOR_MEMBER(3, "高級會員"),

    ;

    int code;
    String desc;

    MemberEnum(int code, String desc) {
        this.code = code;
        this.desc = desc;
    }


    public int getCode() {
        return code;
    }

    public void setCode(int code) {
        this.code = code;
    }

    public String getDesc() {
        return desc;
    }

    public void setDesc(String desc) {
        this.desc = desc;
    }

}

2.3 定義一個策略介面

該介面包含兩個方法：

  1. compute(Double amount)：各計費規則的抽象
  2. getType()：獲取枚舉中維護的會員級別
public interface FeeService {

    /**
     * 計費規則
     * @param amount 會員的交易金額
     * @return
     */
    Double compute(Double amount);

    /**
     * 獲取會員級別
     * @return
     */
    Integer getType();
}

三、非框架實現

3.1 項目依賴

<dependency>
    <groupId>junit</groupId>
    <artifactId>junit</artifactId>
    <version>4.12</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

3.2 不同計費規則的實現

這裡四個子類實現了策略介面，其中 compute()方法實現各個級別會員的計費邏輯，getType()指定了該類所屬的會員級別。

  • 普通會員計費規則
public class OrdinaryMember implements FeeService {

    /**
     * 計算普通會員所需繳費的金額
     * @param amount 會員的交易金額
     * @return
     */
    @Override
    public Double compute(Double amount) {
        // 具體的實現根據業務需求修改
        return 9.99;
    }

    @Override
    public Integer getType() {
        return MemberEnum.ORDINARY_MEMBER.getCode();
    }
}
  • 初級會員計費規則
public class JuniorMember implements FeeService {

    /**
     * 計算初級會員所需繳費的金額
     * @param amount 會員的交易金額
     * @return
     */
    @Override
    public Double compute(Double amount) {
        // 具體的實現根據業務需求修改
        return 8.88;
    }

    @Override
    public Integer getType() {
        return MemberEnum.JUNIOR_MEMBER.getCode();
    }
}
  • 中級會員計費規則
public class IntermediateMember implements FeeService {

    /**
     * 計算中級會員所需繳費的金額
     * @param amount 會員的交易金額
     * @return
     */
    @Override
    public Double compute(Double amount) {
        // 具體的實現根據業務需求修改
        return 6.66;
    }

    @Override
    public Integer getType() {
        return MemberEnum.INTERMEDIATE_MEMBER.getCode();
    }
}
  • 高級會員計費規則
public class SeniorMember implements FeeService {

    /**
     * 計算高級會員所需繳費的金額
     * @param amount 會員的交易金額
     * @return
     */
    @Override
    public Double compute(Double amount) {
        // 具體的實現根據業務需求修改
        return 0.01;
    }

    @Override
    public Integer getType() {
        return MemberEnum.SENIOR_MEMBER.getCode();
    }
}

3.3 核心工廠

創建一個工廠類ServiceFeeFactory.java，該工廠類管理所有的策略介面實現類。具體見代碼註釋。

public class ServiceFeeFactory {

    private Map<Integer, FeeService> map;

    public ServiceFeeFactory() {

        // 該工廠管理所有的策略介面實現類
        List<FeeService> feeServices = new ArrayList<>();

        feeServices.add(new OrdinaryMember());
        feeServices.add(new JuniorMember());
        feeServices.add(new IntermediateMember());
        feeServices.add(new SeniorMember());

        // 把所有策略實現的集合List轉為Map
        map = new ConcurrentHashMap<>();
        for (FeeService feeService : feeServices) {
            map.put(feeService.getType(), feeService);
        }
    }

    /**
     * 靜態內部類單例
     */
    public static class Holder {
        public static ServiceFeeFactory instance = new ServiceFeeFactory();
    }

    /**
     * 在構造方法的時候，初始化好 需要的 ServiceFeeFactory
     * @return
     */
    public static ServiceFeeFactory getInstance() {
        return Holder.instance;
    }

    /**
     * 根據會員的級別type 從map獲取相應的策略實現類
     * @param type
     * @return
     */
    public FeeService get(Integer type) {
        return map.get(type);
    }
}

3.4 工具類

新建通過一個工具類管理計費規則的調用，並對不符合規則的公司級別輸入拋IllegalArgumentException。

public class CalculationUtil {

    /**
     * 暴露給用戶的的計算方法
     * @param type 會員級別標示（參見 MemberEnum）
     * @param money 當前交易金額
     * @return 該級別會員所需繳納的費用
     * @throws IllegalArgumentException 會員級別輸入錯誤
     */
    public static Double getFee(int type, Double money) {
        FeeService strategy = ServiceFeeFactory.getInstance().get(type);
        if (strategy == null) {
            throw new IllegalArgumentException("please input right value");
        }
        return strategy.compute(money);
    }
}

核心是通過Map的get()方法，根據傳入 type，即可獲取到對應會員類型計費規則的實現，從而減少了if-else的業務判斷。

3.5 測試

public class DemoTest {

    @Test
    public void test() {
        Double fees = upMethod(1,20000.00);
        System.out.println(fees);
        // 會員級別超範圍，拋 IllegalArgumentException
        Double feee = upMethod(5, 20000.00);
    }

    public Double upMethod(Integer type, Double amount) {
        // getFee（）是暴露給用戶的的計算方法
        return CalculationUtil.getFee(type, amount);
    }
}
  • 執行結果
8.88
java.lang.IllegalArgumentException: please input right value

四、Spring Boot 實現

上述方法無非是藉助策略模式+工廠模式+單例模式實現，但是實際場景中，我們都已經集成了Spring Boot，這一段就看一下如何藉助Spring Boot更簡單實現本次的優化。

4.1 項目依賴

<dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-configuration-processor</artifactId>
        <optional>true</optional>
    </dependency>

4.2 不同計費規則的實現

這部分是與上面區別在於：把策略的實現類得是交給Spring 容器管理

  • 普通會員計費規則
@Component
public class OrdinaryMember implements FeeService {

    /**
     * 計算普通會員所需繳費的金額
     * @param amount 會員的交易金額
     * @return
     */
    @Override
    public Double compute(Double amount) {
        // 具體的實現根據業務需求修改
        return 9.99;
    }

    @Override
    public Integer getType() {
        return MemberEnum.ORDINARY_MEMBER.getCode();
    }
}
  • 初級會員計費規則
@Component
public class JuniorMember implements FeeService {

    /**
     * 計算初級會員所需繳費的金額
     * @param amount 會員的交易金額
     * @return
     */
    @Override
    public Double compute(Double amount) {
        // 具體的實現根據業務需求修改
        return 8.88;
    }

    @Override
    public Integer getType() {
        return MemberEnum.JUNIOR_MEMBER.getCode();
    }
}
  • 中級會員計費規則
@Component
public class IntermediateMember implements FeeService {

    /**
     * 計算中級會員所需繳費的金額
     * @param amount 會員的交易金額
     * @return
     */
    @Override
    public Double compute(Double amount) {
        // 具體的實現根據業務需求修改
        return 6.66;
    }

    @Override
    public Integer getType() {
        return MemberEnum.INTERMEDIATE_MEMBER.getCode();
    }
}
  • 高級會員計費規則
@Component
public class SeniorMember implements FeeService {

    /**
     * 計算高級會員所需繳費的金額
     * @param amount 會員的交易金額
     * @return
     */
    @Override
    public Double compute(Double amount) {
        // 具體的實現根據業務需求修改
        return 0.01;
    }

    @Override
    public Integer getType() {
        return MemberEnum.SENIOR_MEMBER.getCode();
    }
}

4.3 別名轉換

思考：程式如何通過一個標識，怎麼識別解析這個標識，找到對應的策略實現類？

我的方案是：在配置文件中制定，便於維護。

  • application.yml
alias:
  aliasMap:
    first: ordinaryMember
    second: juniorMember
    third: intermediateMember
    fourth: seniorMember
  • AliasEntity.java
@Component
@EnableConfigurationProperties
@ConfigurationProperties(prefix = "alias")
public class AliasEntity {

    private HashMap<String, String> aliasMap;

    public HashMap<String, String> getAliasMap() {
        return aliasMap;
    }

    public void setAliasMap(HashMap<String, String> aliasMap) {
        this.aliasMap = aliasMap;
    }

    /**
     * 根據描述獲取該會員對應的別名
     * @param desc
     * @return
     */
    public String getEntity(String desc) {
        return aliasMap.get(desc);
    }
}

該類為了便於讀取配置，因為存入的是Map的key-value值，key存的是描述，value是各級別會員Bean的別名。

4.4 策略工廠

@Component
public class ServiceFeeHolder {

    /**
     * 將 Spring 中所有實現 ServiceFee 的介面類註入到這個Map中
     */
    @Resource
    private Map<String, FeeService> serviceFeeMap;

    @Resource
    private AliasEntity aliasEntity;

    /**
     * 獲取該會員應當繳納的費用
     * @param desc 會員標誌
     * @param money 交易金額
     * @return
     * @throws IllegalArgumentException 會員級別輸入錯誤
     */
    public Double getFee(String desc, Double money) {
        return getBean(desc).compute(money);
    }

    /**
     * 獲取會員標誌（枚舉中的數字）
     * @param desc 會員標誌
     * @return
     * @throws IllegalArgumentException 會員級別輸入錯誤
     */
    public Integer getType(String desc) {
        return getBean(desc).getType();
    }

    private FeeService getBean(String type) {
        // 根據配置中的別名獲取該策略的實現類
        FeeService entStrategy = serviceFeeMap.get(aliasEntity.getEntity(type));
        if (entStrategy == null) {
            // 找不到對應的策略的實現類，拋出異常
            throw new IllegalArgumentException("please input right value");
        }
        return entStrategy;
    }
}

亮點：

  1. 將 Spring中所有 ServiceFee.java 的實現類註入到Map中，不同策略通過其不同的key獲取其實現類；
  2. 找不到對應的策略的實現類，拋出IllegalArgumentException異常。

4.5 測試

@SpringBootTest
@RunWith(SpringRunner.class)
public class DemoTest {

    @Resource
    ServiceFeeHolder serviceFeeHolder;

    @Test
    public void test() {
         // 計算應繳納費用
        System.out.println(serviceFeeHolder.getFee("second", 1.333));
        // 獲取會員標誌
        System.out.println(serviceFeeHolder.getType("second"));
        // 會員描述錯誤，拋 IllegalArgumentException
        System.out.println(serviceFeeHolder.getType("zero"));
    }
}
  • 執行結果
8.88
1
java.lang.IllegalArgumentException: please input right value

五、總結

兩種方案主要參考了設計模式中的策略模式，因為策略模式剛好符合本場景：

  1. 系統中有很多類，而他們的區別僅僅在於他們的行為不同。
  2. 一個系統需要動態地在幾種演算法中選擇一種。

5.1 策略模式角色

風塵博客

  • Context: 環境類

Context叫做上下文角色，起承上啟下封裝作用，屏蔽高層模塊對策略、演算法的直接訪問，封裝可能存在的變化，對應本文的ServiceFeeFactory.java。

  • Strategy: 抽象策略類

定義演算法的介面，對應本文的FeeService.java。

  • ConcreteStrategy: 具體策略類

實現具體策略的介面，對應本文的OrdinaryMember.java/JuniorMember.java/IntermediateMember.java/SeniorMember.java。

5.2 示例代碼及參考文章

  1. 非框架版
  2. Spring Boot 框架版
  3. 如何從 if-else 的參數校驗中解放出來？

5.3 技術交流

  1. 風塵博客
  2. 風塵博客-掘金
  3. 風塵博客-博客園
  4. Github

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