优化Java分支结构代码

java有两种分支结构:if else结构,switch case结构

在项目开发过程中,涉及到部分逻辑特别复杂,可能需要写很长的if else结构或者switch case结构,特别是相同的逻辑判断出现在很多地方时,这样的代码可读性和可维护性非常的差,本文主要讲述如何简化这些结构,使代码逻辑更加清晰。本文的一个前提观念是,if else结构和switch case 结构完全消除是不可能的,只能是进行简化。下面介绍几种简化if else结构的方式。

1.条件表达式的分解与合并

(1)分解条件表达式(Decompose conditional)

程序之中,大型函数会使代码可读性下降,逻辑复杂的代码更加难以阅读。应该将它分解成多个独立的函数,根据每小块的功能命名函数,将原来对应的代码换成函数调用,从而清晰的表达自己的意图。将每一个分支条件分解形成新函数,还可以突出条件逻辑,更清楚的表明分支的作用。

表达式分解之前
表达式分解之后

(2)合并条件表达式(Consolidate Conditional Expression)

有时你会发现这样一串条件检查:检查条件各不相同,最终行为却一致。如果发现这种情况,就应该使用“逻辑或”和“逻辑与”将它们合并为一个条件表达式,并将这个条件表达式提炼为一个函数。

条件表达式合并前
条件表达式合并后

以上是使用逻辑与进行合并,逻辑或与之类似,合并后的代码告诉我们“实际上只有一次检查,只不过一次检查中要并列检查多个条件而已”,从而使这一次的检查用意更加清晰,相反,原代码要表达的信息则是“这里有一些条件检测,它们之间没什么关系,只是恰好发生而已”。

(3)合并重复的条件片段(Consolidate Duplicate Conditional Fragments)

假设在一组条件表达式中,每个条件表达式都执行了相同的代码片段,那么,我们应该将这段代码搬到条件表达式外面去,这样才能更清晰的看出来哪些东西随条件的变化而变化,哪些是固定不变的。

(4)移除控制标记(remove control flag)

在一系列条件表达式中,可能会出现控制标记用以控制程序的流程,如果出现这种情况,可以使用break、continue、return关键字进行替代,用于简化程序。

原代码
移除控制标记之后

使用控制标记会降低代码的可读性,使用break进行替代后,条件表达式的逻辑会清晰很多,虽然会造成程序有多个出口,但还是推荐这种用法。

5)以卫语句取代嵌套条件表达式(replase nested condition with guard clauses)

条件表达式中,如果两条分支都属于正常行为,这时候直接用if else或switch结构即可;另一种是某个条件极其罕见,则应该单独检查,并立即返回,这就是卫语句。if else结构表达的是对各个分支同等的重视程度,而卫语句表达的则是对某单独分支给予足够的重视,使之完成某操作。

原代码
使用卫语句以后

明显看出,使用卫语句代码逻辑清晰很多,这正是我们的目的。

2.用多态取代条件表达式:用子类来替换条件表达式

首先,所谓多态就是类的不同类型对象有不同的行为状态,如果在条件表达式中,条件是对象类型,具体代码是根据不同的类型干不同的事情,那么这个时候应该尝试使用多态。它的好处是让面向过程的结构变成面向对象的结构。

如下代码,一个人要学习不同的subject,需要不同的book。使用多态来消除if else结构。

用if else的代码结构
使用多态后的代码

通过两者对比可以发现,使用if else,如果你想添加一种新类型,就必须查找并更新所有条件表达式。但如果使用多态,只需建立一个新的子类,并在其中提供适当的函数就行了。类的用户不需要了解这个子类,这就大大降低了系统各部分之间的依赖,使系统升级更加容易。

3.用策略模式来取代条件表达式

所谓策略模式,就是定义一组算法,把他们一个个封装起来,并且使他们可以相互替换,策略模式同时可以独立于使用他们的客户端而变化。使用策略模式来取代条件表达式,其实也是使用多态来取代条件表达式的一种方式,通过多态来实现不同子类的选取。

未使用策略模式代码
使用策略模式后的代码

由代码可知,使用策略模式时必须首先创建一个想使用的类对象,然后将该对象作为参数传递进去,通过该对象调用不同的算法,就是说策略模式使用前需要知道具体某一个对象。

4.用简单工厂模式来取代条件表达式

简单工厂模式:定义了实现,用接口来封装起来,由一个工厂类根据传入的参数,动态决定应该创建哪一个产品类(这些产品类继承自一个父类或接口)的实例。也可以使用简单工厂模式来取代条件表达式,它也是使用多态来替换条件表达式的一种方式,相比于策略模式而言,客户端不需要提前知道某个具体对象,只需要有相关type即可。

如下四则运算的switch case结构代码,当每添加一种运算类型时候,都需要重新检查并修改代码。

使用switch case结构代码

当换成简单工厂模式后,具体代码如下,当需要新增type时,只需要重新添加新的operation的子类,并统一在操作工厂中添加逻辑。

抽象操作类
具体实现类
操作工厂类
测试代码
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