Java if-else 多重嵌套的優(yōu)化方式

更新時(shí)間：2022年02月15日 15:16:46 作者：談?wù)?974

這篇文章主要介紹了Java if-else 多重嵌套的優(yōu)化方式，具有很好的參考價(jià)值，希望對(duì)大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教

if-else多重嵌套的優(yōu)化

1. if-else 多重嵌套的問題

項(xiàng)目重構(gòu)發(fā)現(xiàn)代碼中存在類似以下的三重 if-else 嵌套代碼，其中變量 a、b、c有三種可能的取值，組合起來共有27 個(gè)分支，這還沒有算上對(duì)各個(gè)變量進(jìn)行合法性校驗(yàn)失敗的分支。

如此繁雜瑣碎的代碼閱讀起來有多費(fèi)勁可想而知，而條件判斷太多對(duì)理解業(yè)務(wù)邏輯也是個(gè)問題，更不用提之后的擴(kuò)展維護(hù)

if (a == 1) {
    if (b == 1) {
        if (c == 1) {
        } else if (c == 2) {
        } else if (c == 3) {
        } else {
        }
    } else if (b == 2) {
    }
    ......        
} else if (a == 2) {
  ......
}

2. 解決方案

條件判斷嵌套過多的害處毋庸多言，仔細(xì)思索后大致整理了優(yōu)化思路，首要點(diǎn)是將多重條件判斷進(jìn)行整合。如以上例子中對(duì) 3 個(gè)變量的取值逐一判斷來確定一條分支其實(shí)可以優(yōu)化為以 3 個(gè)變量聚合為一個(gè)條件進(jìn)行分支確定，這樣分支數(shù)并不會(huì)減少，但是對(duì)條件的判斷必然是更為清晰的

2.1 使用Map緩存

基于以上例子，變量 a、b、c都是整數(shù)類型的數(shù)據(jù)，則可以考慮將其合并為一個(gè)String 數(shù)據(jù)，以字符串"111" 來表示 a=1, b=1, c=1 的條件，這樣可以用一個(gè) Map 結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)操作標(biāo)識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)策略切換。這種方式通常會(huì)另外新建一個(gè)工具類，通過工具類來獲取對(duì)應(yīng)條件的結(jié)果

public static Map<String, MatchVerifyResultDTO> getInstance() {
        if (upCreditMap.isEmpty()) {
            MatchVerifyResultDTO invalidResult = new MatchVerifyResultDTO(false,
                    MatchVerifyEnum.MVC_UP_CREDIT_ERR.getCode());
            MatchVerifyResultDTO validResult = new MatchVerifyResultDTO(true, MatchVerifyEnum.MVC_PASS.getCode());
            upCreditMap.put("111", invalidResult);
            upCreditMap.put("112", validResult);
            upCreditMap.put("113", validResult);
          ......
        }
        return upCreditMap;
    }

2.2 switch 簡(jiǎn)化條件

如果不準(zhǔn)備新建工具類來實(shí)現(xiàn)條件簡(jiǎn)化，也可以采用 switch結(jié)構(gòu)。不過不管何種方式，核心思想是不變的，即采用整體數(shù)據(jù)來消弭小的差異判斷，此處依然將變量 a、b、c合并為一個(gè)String 特征條件

switch(attribute) {
     case "111":
     case "112":
         handleTargetMessage();
         break;         
     ......     
     default:
         log.error("Not supported attribute!")
           break;
}

多個(gè)ifelse語句的替代設(shè)計(jì)

ifelse是任何編程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復(fù)雜和難以維護(hù)。

接下來，讓我們探索如何簡(jiǎn)化代碼的中的ifelse語句寫法。

案例研究

我們經(jīng)常遇到涉及很多條件的業(yè)務(wù)邏輯，并且每個(gè)邏輯都需要不同的處理方式。以Calculator類為例。我們將有一個(gè)方法，它接受兩個(gè)數(shù)字和一個(gè)運(yùn)算符作為輸入，并根據(jù)操作返回結(jié)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;
}

我們也可以使用switch語句來實(shí)現(xiàn)它：

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

在典型的開發(fā)中，if語句可能會(huì)變得更大，更復(fù)雜。此外，當(dāng)存在復(fù)雜條件時(shí)，switch語句不適合。

擁有嵌套決策結(jié)構(gòu)的另一個(gè)副作用是它們變得難以管理。例如，如果我們需要添加一個(gè)新的運(yùn)算符，我們必須添加一個(gè)新的if語句并實(shí)現(xiàn)該操作。

重構(gòu)

可以通過設(shè)計(jì)模式，來達(dá)到我們要的效果。

工廠模式

很多時(shí)候，我們遇到ifelse結(jié)構(gòu)，最終在每個(gè)分支中執(zhí)行類似的操作。這提供了提取工廠方法的機(jī)會(huì)，該工廠方法返回給定類型的對(duì)象并基于具體對(duì)象行為執(zhí)行操作。

對(duì)于我們的示例，讓我們定義一個(gè)具有單個(gè)apply方法的Operation接口：

public interface Operation {
? ? int apply(int a, int b);
}

該方法將兩個(gè)數(shù)字作為輸入并返回結(jié)果。讓我們定義一個(gè)用于執(zhí)行添加的類：

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

我們現(xiàn)在將實(shí)現(xiàn)一個(gè)工廠類，它根據(jù)給定的運(yùn)算符返回Operation的實(shí)例：

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));
? ? }
}

現(xiàn)在，在Calculator類中，我們可以查詢工廠以獲取相關(guān)操作并應(yīng)用源數(shù)：

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

在這個(gè)例子中，我們已經(jīng)看到了如何將責(zé)任委托給工廠類提供的松散耦合對(duì)象。但是有可能嵌套的if語句只是轉(zhuǎn)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(hù)一個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)庫(kù)，可以查詢?cè)摯鎯?chǔ)庫(kù)以進(jìn)行快速查找。正如我們所見，OperatorFactory＃operationMap服務(wù)于我們的目的。我們還可以在運(yùn)行時(shí)初始化Map并將它們配置為查找。

使用枚舉

除了使用Map之外，我們還可以使用Enum來標(biāo)記特定的業(yè)務(wù)邏輯。之后，我們可以在嵌套的if語句或switch case 語句中使用它們。或者，我們也可以將它們用作對(duì)象的工廠并制定策略以執(zhí)行相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯。

這樣可以減少嵌套if語句的數(shù)量，并將責(zé)任委托給單個(gè)Enum值。

讓我們看看我們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)它。首先，我們需要定義我們的枚舉：

public enum Operator {
? ? ADD, MULTIPLY, SUBTRACT, DIVIDE
}

可以觀察到，這些值是不同運(yùn)算符的標(biāo)簽，將進(jìn)一步用于計(jì)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?cè)O(shè)計(jì)一種將邏輯委托給Enum本身的替代方法。

我們將為每個(gè)Enum值定義方法并進(jìn)行計(jì)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);

然后在Calculator類中，我們可以定義一個(gè)執(zhí)行操作的方法：

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

現(xiàn)在，我們可以通過使用Operator＃valueOf()方法將String值轉(zhuǎn)換為Operator來調(diào)用該方法：

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

命令模式

在前面的討論中，我們已經(jīng)看到使用工廠類來返回給定運(yùn)算符的正確業(yè)務(wù)對(duì)象的實(shí)例。稍后，業(yè)務(wù)對(duì)象用于在計(jì)算器中執(zhí)行計(jì)算。

我們還可以設(shè)計(jì)一個(gè)Calculator＃calculate方法來接受可以在輸入上執(zhí)行的命令。這將是替換嵌套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();
}

接下來，讓我們實(shí)現(xiàn)一個(gè)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;
? ? }
}

最后，讓我們?cè)贑alculator中引入一個(gè)接受并執(zhí)行Command的新方法：

public int calculate(Command command) {
? ? return command.execute();
}

接下來，我們可以通過實(shí)例化AddCommand調(diào)用計(jì)算并將其發(fā)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);
}

規(guī)則引擎

當(dāng)我們最終編寫大量嵌套if語句時(shí)，每個(gè)條件都描述了一個(gè)業(yè)務(wù)規(guī)則，必須對(duì)其進(jìn)行評(píng)估才能處理正確的邏輯。規(guī)則引擎從主代碼中獲取了這種復(fù)雜性。一個(gè)RuleEngine評(píng)估規(guī)則和返回基于輸入的結(jié)果。

讓我們通過設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的RuleEngine來演示一個(gè)例子，該RuleEngine通過一組規(guī)則處理Expression并返回所選規(guī)則的結(jié)果。首先，我們將定義一個(gè)Rule接口：

public interface Rule {
? ? boolean evaluate(Expression expression);
? ? Result getResult();
}

其次，讓我們實(shí)現(xiàn)一個(gè)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();
? ? }
}

所述RuleEngine接受一個(gè)表達(dá)對(duì)象，并返回結(jié)果?，F(xiàn)在，讓我們將Expression類設(shè)計(jì)為一組包含兩個(gè)Integer對(duì)象的Operator，它將被應(yīng)用：

public class Expression {
? ? private Integer x;
? ? private Integer y;
? ? private Operator operator; ? ? ? ?
}

最后讓我們定義一個(gè)自定義的AddRule類，該類僅在指定ADD操作時(shí)進(jìn)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;
? ? } ? ?
}

我們現(xiàn)在將使用Expression調(diào)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());
}