烂怂if-else代码优化方案 | 京东云技术团队

Posted on by hackdl

0.问题概述

代码可读性是衡量代码质量的重要标准，可读性也是可维护性、可扩展性的保证，因为代码是连接程序员和机器的中间桥梁，要对双边友好。Quora 上有一个帖子： “What are some of the most basic things every programmer should know?”

其中：

  • Code that’s hard to understand is hard to maintain.

  • Code that’s hard to maintain is next to useless.

也强调了”easy understand”代码的重要性。

写这篇文章的契机是在研读Apache ShenYu项目时，看到了很大一坨的if else语句，如下：

这里并非评论这段代码写法有问题，因为我还并没有深入到项目细节之中，可能这已经是多轮优化的结果嘞。

但是这个多层if else的形式引发了我的思考，因为我也曾在项目代码中引入过如此繁重的if else结构，并在Code Review中被指出了问题。从那以后，我对if else的最大容忍层数就是三层。

我把大量if else的场景按照深度和广度两个维度划分为两种情况：

  • 嵌套层级过深

  • 平铺范围太广

下面就讨论一下，当代码中存在大量这样结构的代码的时候，该如何优化？

1.解决方案

1.1 尽早返回

又称卫语句，即Guard Statement

WikiPedia:

In computer programming, aguardis abooleanexpressionthat must evaluate to true if the program execution is to continue in the branch in question.

Regardless of which programming language is used, aguard clause,guard code, orguard statement, is a check of integritypreconditionsused to avoid errors during execution. A typical example is checking that a reference about to be processed is not null, which avoids null-pointer failures. Other uses include using a boolean field foridempotence(so subsequent calls are nops), as in thedispose pattern. The guard provides anearly exitfrom asubroutine, and is a commonly used deviation fromstructured programming, removing one level of nesting and resulting in flatter code:[1]replacingif guard { ... }withif not guard: return; ....

实际应用：

if (CollectionUtils.isNotEmpty(list)) {
	// do something
} else {   
	return xxx;
}

使用尽早返回优化：

if (CollectionUtils.isEmpty(list)) {
	return xxx;
}

// do something

可以看到，优化后的代码不仅节省了一个else语句，也能让后续的”do something”节省一层if else包裹，代码看起来更干净一些

结合这个例子再说一下我对卫语句的理解：

可以将“卫”理解为“门卫”，门卫的作用是检查过滤，只有符合条件的语句，才可以继续执行，否则直接劝返(return)。吐槽一下这种中文直译有些晦涩，未免有点“德先生赛先生”的意思了。。。

1.2 使用switch或三元运算符

可以利用语法知识，对if else进行简化，

例如，当if else满足一定条件时：

if (condition1) {
    doSomeThing1();
} else if (condition2) {
    doSomeThing2();
} else if (condition3) {
    doSomeThing3(); 
} else if (condition4) {
    doSomeThing4();
} else {
    doSomeThing5(); 
}...

可以使用switch case语法进行替换

或，

例如使用三元运算符进行赋值操作：

Integer num = obejct == null ? 1 : object.value();

1.3 策略模式

1.3.1 概念

策略模式是一种行为设计模式，即一个对象有一个确定的行为，在不同场景下，这些行为有不同的算法实现。

例如从内蒙通过公共交通去北京是一个确定的行为，在天上这种场景可以选择飞机，地上的场景可以选择火车~

策略模式一般包含三个要素：

  • 抽象策略(Abstract strategy)：定义所谓的“确定的行为”，一般由接口或抽象类实现

  • 具体实现(Concrete strategy)：封装对应场景下的具体算法实现。

  • 上下文(Context)：负责具体实现策略的管理并供对象使用。

1.3.2 使用场景

  • 一个接口或抽象类的各个子类都是为了解决相同的问题，区分这些子类的只有方法实现的不同。

  • 代码中使用大量if else或大面积switch case来选择具体的子实现类

1.3.3 实际应用

例如：

if ("man".equals(strategy)) {   
	// Perform related operations 
} else if ("woman".equals(strategy)) {   
	// Perform operations related to women
} else if ("other".equals(strategy)) {   
	// Perform other operations
}

上面一段代码，每一个if分支完成的都是相同的操作，只是在不同的性别场景下，操作方法的实现不同，那么就可以使用策略模式进行优化：

首先，定义一个抽象策略接口：

public interface Strategy {

    void run() throws Exception;

}

然后，进行不同策略的实现：

//Men's strategy implementation class
@Slf4j
public class ManStrategy implements Strategy {

    @Override
    public void run() throws Exception {
        // Fast man's logic
        log.debug("Execute the logic related to men...");
    }

}

//Women's strategy implementation class
@Slf4j
public class WomanStrategy implements Strategy {

    @Override
    public void run() throws Exception {
        // Fast woman's logic
        log.debug("Execute women related logic...");
    }

}

//Others' policy implementation class
@Slf4j
public class OtherStrategy implements Strategy {

    @Override
    public void run() throws Exception {
        // Fast other logic
        log.debug("Perform other related logic...");
    }

}

最后，进行策略的应用：

public class StrategyTest {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Strategy strategy = initMap("man");
            strategy.run();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //Initialize the Map to obtain a gender policy
    private static Strategy initMap(String key) {
        //Use simple example
        HashMap map = new HashMap();
        map.put("man", new ManStrategy());
        map.put("woman", new WomanStrategy());
        map.put("other", new OtherStrategy());
        return map.get(key);
    }

}

1.3.4 优劣势分析及优化

1.3.4.1 劣势

整体上来看，使用策略模式虽然剔除了大量的if else语句，但是也引入了更多的类文件，同时在Context中需要维护一个类似注册表的map对象，当增加策略实现时，容易忘记。

优化措施：

在Java中，可以使用函数式编程进行优化：

@Slf4j
public class StrategyTest {

    public static void main(String[] args) {
        //Use simple example
        HashMap map = new HashMap();
        map.put("man", () -> log.debug("Execute the logic related to men..."));
        map.put("woman", () -> log.debug("Execute women related logic..."));
        map.put("other", () -> log.debug("Execute logic related to others..."));

        try {
            map.get("woman").run();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

或者，使用枚举进行优化：

@Slf4j
public enum Strategy {

    //Man state
    MAN(0) {
        @Override
        void run() {
            //Perform related operations
            log.debug("Execute the logic related to men");
        }
    },
    //Woman state
    WOMAN(1) {
        @Override
        void run() {
            //Perform operations related to women
            log.debug("Execute women related logic");
        }
    },
    //Other status
    OTHER(2) {
        @Override
        void run() {
            //Perform other related operations
            log.debug("Perform other related logic");
        }
    };

    abstract void run();

    public int statusCode;

    Strategy(int statusCode) {
        this.statusCode = statusCode;
    }

}


public static void main(String[] args) {
        try {
            //Simple use example
            String param = String.valueOf(Strategy.WOMAN);
            Strategy strategy = Strategy.valueOf(param);
            strategy.run();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
}

除此以外，在客户端实际使用策略时，即对象进行方法的调用时，客户端必须知道这个策略的所有实现子类，并需要了解这些子类之间的不同以及各自的应用场景，这样客户端才能选择合适的策略实现“确定的行为”。

1.3.4.2 优势

  • 最直接的好处就是可以让又臭又长的if else代码块看起来更干净。

  • 面向对象的三大特点：封装、继承、多态，在策略模式中都能找到影子。面向接口编程，代码的可扩展性好

  • 代码的可测性好，Mock更方便，减少了分支判断，实现类只需要各自测试即可。

1.4 Optional

if else分支判断的很多情况都是进行非空条件的判断，Optional是Java8开始提供的新特性，使用这个语法特性，也可以减少代码中if else的数量，例如：

优化前：

String str = "Hello World!";

if (str != null) {
    System.out.println(str);
} else {
    System.out.println("Null");
}

优化后：

Optional optional = Optional.of("Hello World!");
optional.ifPresentOrElse(System.out::println, () -> System.out.println("Null"));

1.5 注册表

这种方式和策略模式有相似之处，但注册表更自由，不需要提炼接口，只需要将自定义实现在注册表中注册即可。

例如，优化前：

if (param.equals(value1)) {
    doAction1(someParams);
}else if (param.equals(value2)) {
    doAction2(someParams);
}else if (param.equals(value3)) {
    doAction3(someParams);
}

优化后：

//Generic here? For the convenience of demonstration, it can be replaced with the real type we need in actual development
Map, Function> action> actionMappings = new HashMap(); 
// When init
actionMappings.put(value1, (someParams) -> { doAction1(someParams)});
actionMappings.put(value2, (someParams) -> { doAction2(someParams)});
actionMappings.put(value3, (someParams) -> { doAction3(someParams)});
 
// Omit null judgment
actionMappings.get(param).apply(someParams);

1.6 责任链模式

先来看一段代码：

public void handle(request) {
    if (handlerA.canHandle(request)) {
        handlerA.handleRequest(request);
    } else if (handlerB.canHandle(request)) {
        handlerB.handleRequest(request);
    } else if (handlerC.canHandle(request)) {
        handlerC.handleRequest(request);
    }
}

代码中也是存在一坨if else语句，但是和上述例子不同之处在于，if条件判断权在每个handler组件中，每一个handler的判断方式也可能不尽相同，相当灵活，同一个request可能同时满足多个if条件

解决方案就是参考开源组件中Filter或者Interceptor责任链机制，优化后代码：

public void handle(request) {
  handlerA.handleRequest(request);
}
 
public abstract class Handler {
    
  protected Handler next;
    
  public abstract void handleRequest(Request request);
    
  public void setNext(Handler next) { this.next = next; }
}
 
public class HandlerA extends Handler {
  public void handleRequest(Request request) {
    if (canHandle(request)) doHandle(request);
    else if (next != null) next.handleRequest(request);
  }
}

2.总结&思考

这篇文章主要介绍了代码中if else代码块泛滥时的治理措施，在实际应用时可根据具体场景选择合理的方案。

其实代码中存在大面积if else本无问题，用一句网络流行语来反驳就是：“你就说能不能用吧！”。但是作为有追求的工程师，我们要对项目以及代码负责，要及时的识别到代码中的坏味道，并持续重构优化。最后还想说一定要拥抱开源，多研读他人优秀代码，并临摹、思考、实践，日拱一卒，不期而至。

3.参考

  • https://programmer.ink/think/how-to-optimize-if-there-are-too-many-if-statements-in-java-code-of-series-17.html
  • WikiPedia
  • Quora

作者：京东零售 韩超

来源：京东云开发者社区

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