if.。.else 是所有高級(jí)編程語言都有的必備功能。但現(xiàn)實(shí)中的代碼往往存在著過多的 if.。.else。雖然 if.。.else 是必須的，但濫用 if.。.else 會(huì)對(duì)代碼的可讀性、可維護(hù)性造成很大傷害，進(jìn)而危害到整個(gè)軟件系統(tǒng)?，F(xiàn)在軟件開發(fā)領(lǐng)域出現(xiàn)了很多新技術(shù)、新概念，但 if.。.else 這種基本的程序形式并沒有發(fā)生太大變化。使用好 if.。.else 不僅對(duì)于現(xiàn)在，而且對(duì)于將來，都是十分有意義的。今天我們就來看看如何“干掉”代碼中的 if.。.else，還代碼以清爽。

問題一：if…else 過多

問題表現(xiàn)

if.。.else 過多的代碼可以抽象為下面這段代碼。其中只列出5個(gè)邏輯分支，但實(shí)際工作中，能見到一個(gè)方法包含10個(gè)、20個(gè)甚至更多的邏輯分支的情況。另外，if.。.else 過多通常會(huì)伴隨著另兩個(gè)問題：邏輯表達(dá)式復(fù)雜和 if.。.else 嵌套過深。對(duì)于后兩個(gè)問題，本文將在下面兩節(jié)介紹。本節(jié)先來討論 if.。.else 過多的情況。

if （condition1） {

} else if （condition2） {

} else if （condition3） {

} else if （condition4） {

} else {

}

通常，if.。.else 過多的方法，通?？勺x性和可擴(kuò)展性都不好。從軟件設(shè)計(jì)角度講，代碼中存在過多的 if.。.else 往往意味著這段代碼違反了違反單一職責(zé)原則和開閉原則。因?yàn)樵趯?shí)際的項(xiàng)目中，需求往往是不斷變化的，新需求也層出不窮。所以，軟件系統(tǒng)的擴(kuò)展性是非常重要的。而解決 if.。.else 過多問題的最大意義，往往就在于提高代碼的可擴(kuò)展性。

如何解決

接下來我們來看如何解決 if.。.else 過多的問題。下面我列出了一些解決方法。

表驅(qū)動(dòng)

職責(zé)鏈模式

注解驅(qū)動(dòng)

事件驅(qū)動(dòng)

有限狀態(tài)機(jī)

Optional

Assert

多態(tài)

方法一：表驅(qū)動(dòng)

介紹

對(duì)于邏輯表達(dá)模式固定的 if.。.else 代碼，可以通過某種映射關(guān)系，將邏輯表達(dá)式用表格的方式表示；再使用表格查找的方式，找到某個(gè)輸入所對(duì)應(yīng)的處理函數(shù)，使用這個(gè)處理函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。

適用場(chǎng)景

邏輯表達(dá)模式固定的 if.。.else

實(shí)現(xiàn)與示例

if （param.equals（value1）） {

doAction1（someParams）;

} else if （param.equals（value2）） {

doAction2（someParams）;

} else if （param.equals（value3）） {

doAction3（someParams）;

}

// 。..

可重構(gòu)為

Map《？， Function《？》 action》 actionMappings = new HashMap《》（）; // 這里泛型 ？ 是為方便演示，實(shí)際可替換為你需要的類型

// When init

actionMappings.put（value1， （someParams） -》 { doAction1（someParams）}）;

actionMappings.put（value2， （someParams） -》 { doAction2（someParams）}）;

actionMappings.put（value3， （someParams） -》 { doAction3（someParams）}）;

// 省略 null 判斷

actionMappings.get（param）.apply（someParams）;

上面的示例使用了 Java 8 的 Lambda 和 Functional Interface，這里不做講解。

表的映射關(guān)系，可以采用集中的方式，也可以采用分散的方式，即每個(gè)處理類自行注冊(cè)。也可以通過配置文件的方式表達(dá)?？傊?，形式有很多。

還有一些問題，其中的條件表達(dá)式并不像上例中的那樣簡(jiǎn)單，但稍加變換，同樣可以應(yīng)用表驅(qū)動(dòng)。下面借用《編程珠璣》中的一個(gè)稅金計(jì)算的例子：

if income 《= 2200

tax = 0

else if income 《= 2700

tax = 0.14 * （income - 2200）

else if income 《= 3200

tax = 70 + 0.15 * （income - 2700）

else if income 《= 3700

tax = 145 + 0.16 * （income - 3200）

。..。..

else

tax = 53090 + 0.7 * （income - 102200）

對(duì)于上面的代碼，其實(shí)只需將稅金的計(jì)算公式提取出來，將每一檔的標(biāo)準(zhǔn)提取到一個(gè)表格，在加上一個(gè)循環(huán)即可。具體重構(gòu)之后的代碼不給出，大家自己思考。

方法二：職責(zé)鏈模式

介紹

當(dāng) if.。.else 中的條件表達(dá)式靈活多變，無法將條件中的數(shù)據(jù)抽象為表格并用統(tǒng)一的方式進(jìn)行判斷時(shí)，這時(shí)應(yīng)將對(duì)條件的判斷權(quán)交給每個(gè)功能組件。并用鏈的形式將這些組件串聯(lián)起來，形成完整的功能。

適用場(chǎng)景

條件表達(dá)式靈活多變，沒有統(tǒng)一的形式。

實(shí)現(xiàn)與示例

職責(zé)鏈的模式在開源框架的 Filter、Interceptor 功能的實(shí)現(xiàn)中可以見到很多。下面看一下通用的使用模式：

重構(gòu)前：

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）;

}

}

重構(gòu)后：

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）;

}

}

當(dāng)然，示例中的重構(gòu)前的代碼為了表達(dá)清楚，做了一些類和方法的抽取重構(gòu)?，F(xiàn)實(shí)中，更多的是平鋪式的代碼實(shí)現(xiàn)。

注：職責(zé)鏈的控制模式

職責(zé)鏈模式在具體實(shí)現(xiàn)過程中，會(huì)有一些不同的形式。從鏈的調(diào)用控制角度看，可分為外部控制和內(nèi)部控制兩種。

外部控制不靈活，但是減少了實(shí)現(xiàn)難度。職責(zé)鏈上某一環(huán)上的具體實(shí)現(xiàn)不用考慮對(duì)下一環(huán)的調(diào)用，因?yàn)橥獠拷y(tǒng)一控制了。但是一般的外部控制也不能實(shí)現(xiàn)嵌套調(diào)用。如果有嵌套調(diào)用，并且希望由外部控制職責(zé)鏈的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)起來會(huì)稍微復(fù)雜。具體可以參考 Spring Web Interceptor 機(jī)制的實(shí)現(xiàn)方法。

內(nèi)部控制就比較靈活，可以由具體的實(shí)現(xiàn)來決定是否需要調(diào)用鏈上的下一環(huán)。但如果調(diào)用控制模式是固定的，那這樣的實(shí)現(xiàn)對(duì)于使用者來說是不便的。

設(shè)計(jì)模式在具體使用中會(huì)有很多變種，大家需要靈活掌握

方法三：注解驅(qū)動(dòng)

介紹

通過 Java 注解（或其它語言的類似機(jī)制）定義執(zhí)行某個(gè)方法的條件。在程序執(zhí)行時(shí)，通過對(duì)比入?yún)⑴c注解中定義的條件是否匹配，再?zèng)Q定是否調(diào)用此方法。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以采用表驅(qū)動(dòng)或職責(zé)鏈的方式實(shí)現(xiàn)。

適用場(chǎng)景

適合條件分支很多多，對(duì)程序擴(kuò)展性和易用性均有較高要求的場(chǎng)景。通常是某個(gè)系統(tǒng)中經(jīng)常遇到新需求的核心功能。

實(shí)現(xiàn)與示例

很多框架中都能看到這種模式的使用，比如常見的 Spring MVC。因?yàn)檫@些框架很常用，demo 隨處可見，所以這里不再上具體的演示代碼了。

這個(gè)模式的重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)有的框架都是用于實(shí)現(xiàn)某一特定領(lǐng)域的功能，例如 MVC。故業(yè)務(wù)系統(tǒng)如采用此模式需自行實(shí)現(xiàn)相關(guān)核心功能。主要會(huì)涉及反射、職責(zé)鏈等技術(shù)。具體的實(shí)現(xiàn)這里就不做演示了。

方法四：事件驅(qū)動(dòng)

介紹

通過關(guān)聯(lián)不同的事件類型和對(duì)應(yīng)的處理機(jī)制，來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯，同時(shí)達(dá)到解耦的目的。

適用場(chǎng)景

從理論角度講，事件驅(qū)動(dòng)可以看做是表驅(qū)動(dòng)的一種，但從實(shí)踐角度講，事件驅(qū)動(dòng)和前面提到的表驅(qū)動(dòng)有多處不同。具體來說：

表驅(qū)動(dòng)通常是一對(duì)一的關(guān)系；事件驅(qū)動(dòng)通常是一對(duì)多；

表驅(qū)動(dòng)中，觸發(fā)和執(zhí)行通常是強(qiáng)依賴；事件驅(qū)動(dòng)中，觸發(fā)和執(zhí)行是弱依賴

正是上述兩者不同，導(dǎo)致了兩者適用場(chǎng)景的不同。具體來說，事件驅(qū)動(dòng)可用于如訂單支付完成觸發(fā)庫存、物流、積分等功能。

實(shí)現(xiàn)與示例

實(shí)現(xiàn)方式上，單機(jī)的實(shí)踐驅(qū)動(dòng)可以使用 Guava、Spring 等框架實(shí)現(xiàn)。分布式的則一般通過各種消息隊(duì)列方式實(shí)現(xiàn)。但是因?yàn)檫@里主要討論的是消除 if.。.else，所以主要是面向單機(jī)問題域。因?yàn)樯婕熬唧w技術(shù)，所以此模式代碼不做演示。

方法五：有限狀態(tài)機(jī)

介紹

有限狀態(tài)機(jī)通常被稱為狀態(tài)機(jī)（無限狀態(tài)機(jī)這個(gè)概念可以忽略）。先引用維基百科上的定義：

有限狀態(tài)機(jī)（英語：finite-state machine，縮寫：FSM），簡(jiǎn)稱狀態(tài)機(jī)，是表示有限個(gè)狀態(tài)以及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動(dòng)作等行為的數(shù)學(xué)模型。

其實(shí)，狀態(tài)機(jī)也可以看做是表驅(qū)動(dòng)的一種，其實(shí)就是當(dāng)前狀態(tài)和事件兩者組合與處理函數(shù)的一種對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)然，處理成功之后還會(huì)有一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理。

適用場(chǎng)景

雖然現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)后端服務(wù)都在強(qiáng)調(diào)無狀態(tài)，但這并不意味著不能使用狀態(tài)機(jī)這種設(shè)計(jì)。其實(shí)，在很多場(chǎng)景中，如協(xié)議棧、訂單處理等功能中，狀態(tài)機(jī)有這其天然的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)檫@些場(chǎng)景中天然存在著狀態(tài)和狀態(tài)的流轉(zhuǎn)。

實(shí)現(xiàn)與示例

實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)首先需要有相應(yīng)的框架，這個(gè)框架需要實(shí)現(xiàn)至少一種狀態(tài)機(jī)定義功能，以及對(duì)于的調(diào)用路由功能。狀態(tài)機(jī)定義可以使用 DSL 或者注解的方式。原理不復(fù)雜，掌握了注解、反射等功能的同學(xué)應(yīng)該可以很容易實(shí)現(xiàn)。

參考技術(shù)：

Apache Mina State Machine

Apache Mina 框架，雖然在 IO 框架領(lǐng)域不及 Netty，但它卻提供了一個(gè)狀態(tài)機(jī)的功能。https://mina.apache.org/mina-project/userguide/ch14-state-machine/ch14-state-machine.html。有自己實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)功能的同學(xué)可以參考其源碼。

Spring State Machine

Spring 子項(xiàng)目眾多，其中有個(gè)不顯山不露水的狀態(tài)機(jī)框架 —— Spring State Machine https://projects.spring.io/spring-statemachine/。可以通過 DSL 和注解兩種方式定義。

上述框架只是起到一個(gè)參考的作用，如果涉及到具體項(xiàng)目，需要根據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)自行實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)的核心功能。

方法六：Optional

介紹

Java 代碼中的一部分 if.。.else 是由非空檢查導(dǎo)致的。因此，降低這部分帶來的 if.。.else 也就能降低整體的 if.。.else 的個(gè)數(shù)。

Java 從 8 開始引入了 Optional 類，用于表示可能為空的對(duì)象。這個(gè)類提供了很多方法，用于相關(guān)的操作，可以用于消除 if.。.else。開源框架 Guava 和 Scala 語言也提供了類似的功能。

使用場(chǎng)景

有較多用于非空判斷的 if.。.else。

實(shí)現(xiàn)與示例

傳統(tǒng)寫法：

String str = “Hello World！”;

if （str ！= null） {

System.out.println（str）;

} else {

System.out.println（“Null”）;

}

使用 Optional 之后：

1 Optional《String》 strOptional = Optional.of（“Hello World！”）;

2 strOptional.ifPresentOrElse（System.out：：println， （） -》 System.out.println（“Null”））;

Optional 還有很多方法，這里不一一介紹了。但請(qǐng)注意，不要使用 get（） 和 isPresent（） 方法，否則和傳統(tǒng)的 if.。.else 無異。

擴(kuò)展：Kotlin Null Safety

Kotlin 帶有一個(gè)被稱為 Null Safety 的特性：

bob？.department？.head？.name

對(duì)于一個(gè)鏈?zhǔn)秸{(diào)用，在 Kotlin 語言中可以通過 ？。 避免空指針異常。如果某一環(huán)為 null，那整個(gè)鏈?zhǔn)奖磉_(dá)式的值便為 null。

方法七：Assert 模式

介紹

上一個(gè)方法適用于解決非空檢查場(chǎng)景所導(dǎo)致的 if.。.else，類似的場(chǎng)景還有各種參數(shù)驗(yàn)證，比如還有字符串不為空等等。很多框架類庫，例如 Spring、Apache Commons 都提供了工具里，用于實(shí)現(xiàn)這種通用的功能。這樣大家就不必自行編寫 if.。.else 了。

Apache Commons Lang 中的 Validate 類：https://commons.apache.org/proper/commons-lang/javadocs/api-3.1/org/apache/commons/lang3/Validate.html

Spring 的 Assert 類：https://docs.spring.io/spring-framework/docs/current/javadoc-api/org/springframework/util/Assert.html

使用場(chǎng)景

通常用于各種參數(shù)校驗(yàn)

擴(kuò)展：Bean Validation

類似上一個(gè)方法，介紹 Assert 模式順便介紹一個(gè)有類似作用的技術(shù) —— Bean Validation。Bean Validation 是 Java EE 規(guī)范中的一個(gè)。Bean Validation 通過在 Java Bean 上用注解的方式定義驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，然后通過框架統(tǒng)一進(jìn)行驗(yàn)證。也可以起到了減少 if.。.else 的作用。

方法八：多態(tài)

介紹

使用面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)，也可以起到消除 if.。.else 的作用。在代碼重構(gòu)這本書中，對(duì)此也有介紹：

https://refactoring.com/catalog/replaceConditionalWithPolymorphism.html

使用場(chǎng)景

鏈接中給出的示例比較簡(jiǎn)單，無法體現(xiàn)適合使用多態(tài)消除 if.。.else 的具體場(chǎng)景。一般來說，當(dāng)一個(gè)類中的多個(gè)方法都有類似于示例中的 if.。.else 判斷，且條件相同，那就可以考慮使用多態(tài)的方式消除 if.。.else。

同時(shí)，使用多態(tài)也不是徹底消除 if.。.else。而是將 if.。.else 合并轉(zhuǎn)移到了對(duì)象的創(chuàng)建階段。在創(chuàng)建階段的 if.。，我們可以使用前面介紹的方法處理。

小結(jié)

上面這節(jié)介紹了 if.。.else 過多所帶來的問題，以及相應(yīng)的解決方法。除了本節(jié)介紹的方法，還有一些其它的方法。比如，在《重構(gòu)與模式》一書中就介紹了“用 Strategy 替換條件邏輯”、“用 State 替換狀態(tài)改變條件語句”和“用 Command 替換條件調(diào)度程序”這三個(gè)方法。其中的“Command 模式”，其思想同本文的“表驅(qū)動(dòng)”方法大體一致。另兩種方法，因?yàn)樵凇吨貥?gòu)與模式》一書中已做詳細(xì)講解，這里就不再重復(fù)。

何時(shí)使用何種方法，取決于面對(duì)的問題的類型。上面介紹的一些適用場(chǎng)景，只是一些建議，更多的需要開發(fā)人員自己的思考。

問題二：if…else 嵌套過深

問題表現(xiàn)

if.。.else 多通常并不是最嚴(yán)重的的問題。有的代碼 if.。.else 不僅個(gè)數(shù)多，而且 if.。.else 之間嵌套的很深，也很復(fù)雜，導(dǎo)致代碼可讀性很差，自然也就難以維護(hù)。

if （condition1） {

action1（）;

if （condition2） {

action2（）;

if （condition3） {

action3（）;

if （condition4） {

action4（）;

}

}

}

}

if.。.else 嵌套過深會(huì)嚴(yán)重地影響代碼的可讀性。當(dāng)然，也會(huì)有上一節(jié)提到的兩個(gè)問題。

如何解決

上一節(jié)介紹的方法也可用用來解決本節(jié)的問題，所以對(duì)于上面的方法，此節(jié)不做重復(fù)介紹。這一節(jié)重點(diǎn)一些方法，這些方法并不會(huì)降低 if.。.else 的個(gè)數(shù)，但是會(huì)提高代碼的可讀性：

抽取方法

衛(wèi)語句

方法一：抽取方法

介紹

抽取方法是代碼重構(gòu)的一種手段。定義很容易理解，就是將一段代碼抽取出來，放入另一個(gè)單獨(dú)定義的方法。借

用 https://refactoring.com/catalog/extractMethod.html 中的定義：

適用場(chǎng)景

if.。.else 嵌套嚴(yán)重的代碼，通?？勺x性很差。故在進(jìn)行大型重構(gòu)前，需先進(jìn)行小幅調(diào)整，提高其代碼可讀性。抽取方法便是最常用的一種調(diào)整手段。

實(shí)現(xiàn)與示例

重構(gòu)前：

public void add（Object element） {

if （！readOnly） {

int newSize = size + 1;

if （newSize 》 elements.length） {

Object［］ newElements = new Object［elements.length + 10］;

for （int i = 0; i 《 size; i++） {

newElements［i］ = elements［i］;

}

elements = newElements

}

elements［size++］ = element;

}

}

重構(gòu)后：

public void add（Object element） {

if （readOnly） {

return;

}

if （overCapacity（）） {

grow（）;

}

addElement（element）;

}

方法二：衛(wèi)語句

介紹

在代碼重構(gòu)中，有一個(gè)方法被稱為“使用衛(wèi)語句替代嵌套條件語句”https://refactoring.com/catalog/replaceNestedConditionalWithGuardClauses.html。直接看代碼：

double getPayAmount（） {

double result;

if （_isDead） result = deadAmount（）;

else {

if （_isSeparated） result = separatedAmount（）;

else {

if （_isRetired） result = retiredAmount（）;

else result = normalPayAmount（）;

};

}

return result;

}

重構(gòu)之后

double getPayAmount（） {

if （_isDead） return deadAmount（）;

if （_isSeparated） return separatedAmount（）;

if （_isRetired） return retiredAmount（）;

return normalPayAmount（）;

}

使用場(chǎng)景

當(dāng)看到一個(gè)方法中，某一層代碼塊都被一個(gè) if.。.else 完整控制時(shí)，通?？梢圆捎眯l(wèi)語句。

問題三：if…else 表達(dá)式過于復(fù)雜

問題表現(xiàn)

if.。.else 所導(dǎo)致的第三個(gè)問題來自過于復(fù)雜的條件表達(dá)式。下面給個(gè)簡(jiǎn)單的例子，當(dāng) condition 1、2、3、4 分別為 true、false，請(qǐng)大家排列組合一下下面表達(dá)式的結(jié)果。

1 if （（condition1 && condition2 ） || （（condition2 || condition3） && condition4）） {

2

3 }

我想沒人愿意干上面的事情。關(guān)鍵是，這一大坨表達(dá)式的含義是什么？關(guān)鍵便在于，當(dāng)不知道表達(dá)式的含義時(shí)，沒人愿意推斷它的結(jié)果。

所以，表達(dá)式復(fù)雜，并不一定是錯(cuò)。但是表達(dá)式難以讓人理解就不好了。

如何解決

對(duì)于 if.。.else 表達(dá)式復(fù)雜的問題，主要用代碼重構(gòu)中的抽取方法、移動(dòng)方法等手段解決。因?yàn)檫@些方法在《代碼重構(gòu)》一書中都有介紹，所以這里不再重復(fù)。

總結(jié)

本文一個(gè)介紹了10種（算上擴(kuò)展有12種）用于消除、簡(jiǎn)化 if.。.else 的方法。還有一些方法，如通過策略模式、狀態(tài)模式等手段消除 if.。.else 在《重構(gòu)與模式》一書中也有介紹。

正如前言所說，if.。.else 是代碼中的重要組成部分，但是過度、不必要地使用 if.。.else，會(huì)對(duì)代碼的可讀性、可擴(kuò)展性造成負(fù)面影響，進(jìn)而影響到整個(gè)軟件系統(tǒng)。

“干掉”if.。.else 的能力高低反映的是程序員對(duì)軟件重構(gòu)、設(shè)計(jì)模式、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)、架構(gòu)模式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等多方面技術(shù)的綜合運(yùn)用能力，反映的是程序員的內(nèi)功。要合理使用 if.。.else，不能沒有設(shè)計(jì)，也不能過度設(shè)計(jì)。這些對(duì)技術(shù)的綜合、合理地運(yùn)用都需要程序員在工作中不斷的摸索總結(jié)。
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