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Java中多個ifelse語句的替代設計概述案例研究重構結論

概述

ifelse是任何程式設計語言的重要組成部分。但是我們編寫了大量嵌套的if語句，這使得我們的代碼更加複雜和難以維護。

接下來，讓我們探索如何簡化代碼的中的ifelse語句寫法。

案例研究

我們經常遇到涉及很多條件的業務邏輯，并且每個邏輯都需要不同的處理方式。以Calculator類為例。我們将有一個方法，它接受兩個數字和一個運算符作為輸入，并根據操作傳回結果：

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;
}
複制代碼

我們也可以使用switch語句來實作它：

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

在典型的開發中，if語句可能會變得更大，更複雜。此外，當存在複雜條件時，switch語句不适合。

擁有嵌套決策結構的另一個副作用是它們變得難以管理。例如，如果我們需要添加一個新的運算符，我們必須添加一個新的if語句并實作該操作。

重構

可以通過設計模式，來達到我們要的效果。

工廠模式

很多時候，我們遇到ifelse結構，最終在每個分支中執行類似的操作。這提供了提取工廠方法的機會，該工廠方法傳回給定類型的對象并基于具體對象行為執行操作。

對于我們的示例，讓我們定義一個具有單個apply方法的Operation接口：

public interface Operation {
    int apply(int a, int b);
}
複制代碼

該方法将兩個數字作為輸入并傳回結果。讓我們定義一個用于執行添加的類：

public class Addition implements Operation {
    @Override
    public int apply(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}
複制代碼

我們現在将實作一個工廠類，它根據給定的運算符傳回Operation的執行個體：

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));
    }
}
複制代碼

現在，在Calculator類中，我們可以查詢工廠以擷取相關操作并應用源數：

public int calculateUsingFactory(int a, int b, String operator) {
    Operation targetOperation = OperatorFactory
      .getOperation(operator)
      .orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("Invalid Operator"));
    return targetOperation.apply(a, b);
}
複制代碼

在這個例子中，我們已經看到了如何将責任委托給工廠類提供的松散耦合對象。但是有可能嵌套的if語句隻是轉移到了工廠類，這違背了我們的目的。

或者，我們可以在Map中維護一個對象存儲庫，可以查詢該存儲庫以進行快速查找。正如我們所見，OperatorFactory＃operationMap服務于我們的目的。我們還可以在運作時初始化Map并将它們配置為查找。

使用枚舉

除了使用Map之外，我們還可以使用Enum來标記特定的業務邏輯。之後，我們可以在嵌套的if語句或switch case 語句中使用它們。或者，我們也可以将它們用作對象的工廠并制定政策以執行相關的業務邏輯。

這樣可以減少嵌套if語句的數量，并将責任委托給單個Enum值。

讓我們看看我們如何實作它。首先，我們需要定義我們的枚舉：

public enum Operator {
    ADD, MULTIPLY, SUBTRACT, DIVIDE
}
複制代碼

可以觀察到，這些值是不同運算符的标簽，将進一步用于計算。我們總是可以選擇在嵌套的if語句或switch case中使用這些值作為不同的條件，但讓我們設計一種将邏輯委托給Enum本身的替代方法。

我們将為每個Enum值定義方法并進行計算。例如：

ADD {
    @Override
    public int apply(int a, int b) {
        return a + b;
    }
},
// other operators
 
public abstract int apply(int a, int b);
複制代碼

然後在Calculator類中，我們可以定義一個執行操作的方法：

public int calculate(int a, int b, Operator operator) { return operator.apply(a, b); }

現在，我們可以通過使用

Operator＃valueOf()

方法将String值轉換為Operator來調用該方法：

@Test
public void test() {
    Calculator calculator = new Calculator();
    int result = calculator.calculate(3, 4, Operator.valueOf("ADD"));
    assertEquals(7, result);
}
複制代碼

指令模式

在前面的讨論中，我們已經看到使用工廠類來傳回給定運算符的正确業務對象的執行個體。稍後，業務對象用于在電腦中執行計算。

我們還可以設計一個Calculator＃calculate方法來接受可以在輸入上執行的指令。這将是替換嵌套if語句的另一種方法。

我們首先定義我們的Command接口：

public interface Command {
    Integer execute();
}
複制代碼

接下來，讓我們實作一個AddCommand：

public class AddCommand implements Command {
    // Instance variables
 
    public AddCommand(int a, int b) {
        this.a = a;
        this.b = b;
    }
 
    @Override
    public Integer execute() {
        return a + b;
    }
}
複制代碼

最後，讓我們在Calculator中引入一個接受并執行Command的新方法：

public int calculate(Command command) {
    return command.execute();
}
複制代碼

接下來，我們可以通過執行個體化AddCommand調用計算并将其發送到Calculator＃calculate方法：

@Test
public void test() {
    Calculator calculator = new Calculator();
    int result = calculator.calculate(new AddCommand(3, 7));
    assertEquals(10, result);
}
複制代碼

規則引擎

當我們最終編寫大量嵌套if語句時，每個條件都描述了一個業務規則，必須對其進行評估才能處理正确的邏輯。規則引擎從主代碼中擷取了這種複雜性。一個

RuleEngine

評估規則和傳回基于輸入的結果。

讓我們通過設計一個簡單的RuleEngine來示範一個例子，該RuleEngine通過一組規則處理Expression并傳回所選規則的結果。首先，我們将定義一個Rule接口：

public interface Rule {
    boolean evaluate(Expression expression);
    Result getResult();
}
複制代碼

其次，讓我們實作一個RuleEngine：

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();
    }
}
複制代碼

所述RuleEngine接受一個表達對象，并傳回結果。現在，讓我們将Expression類設計為一組包含兩個Integer對象的Operator，它将被應用：

public class Expression {
    private Integer x;
    private Integer y;
    private Operator operator;        
}
複制代碼

最後讓我們定義一個自定義的AddRule類，該類僅在指定ADD操作時進行求值：

public class AddRule implements Rule {
    @Override
    public boolean evaluate(Expression expression) {
        boolean evalResult = false;
        if (expression.getOperator() == Operator.ADD) {
            this.result = expression.getX() + expression.getY();
            evalResult = true;
        }
        return evalResult;
    }    
}
複制代碼

我們現在将使用Expression調用RuleEngine：

@Test
public void test() {
    Expression expression = new Expression(5, 5, Operator.ADD);
    RuleEngine engine = new RuleEngine();
    Result result = engine.process(expression);
 
    assertNotNull(result);
    assertEquals(10, result.getValue());
}
複制代碼

結論

通過這些設計模式，可以作為我們的ifelse語句的替代方案，具體用哪一種可以根據你的實際業務場景來決定。

java 設計模式
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