java 优化多个ifelse

超过 3 层的 if-else 的逻辑判断代码可以使用卫语句、策略模式、状态模式等来实现。—— 阿里巴巴java开发手册

文章目录

• 需求：

• if else
• 卫语句

• 需求变更：给我加一个方式，上传到七牛云

• 简单工厂模式
• 策略模式

• 思考一：代理模式和策略模式的区别：
• 思考二：在参数不变的情况下，if else 只是挪动了一个地方，感觉并没有很好的优化掉 if else 语句

• Spring中使用策略模式
• 使用状态模式优化 if else

• 总结

需求：

文件上传功能是一个常用的系统功能。那么上传后的文件保存到哪里呢？不同公司综合不同因素，可能会打算把文件上传到不同的服务器中，比如：服务器本地，传输到 ftp 服务器，FastDFS 服务器，hdfs 服务器等。

if else

一般的话条件判断我们使用的是if else

/**
 * if else 版本的上传文件代码
 */
public class FileClient{

    private final static String LOCAL = "local";
    private final static String FTP = "ftp";
    private final static String FASTDFS = "fastdfs";
    private final static String HDFS = "hdfs";


    /**
     * 上传文件
     *
     * @param storageType 文件存储方式
     * @param file        文件
     */
    public void uploadFile(String storageType, String file) {
        if (storageType.equals(LOCAL)) {
            System.out.println("文件" + file + "已上传到 本地服务器");
        } else if (storageType.equals(FTP)) {
            System.out.println("文件" + file + "已上传到 ftp服务器");
        } else if (storageType.equals(FASTDFS)) {
            System.out.println("文件" + file + "已上传到 fastdfs服务器");
        } else if (storageType.equals(HDFS)) {
            System.out.println("文件" + file + "已上传到 hdfs服务器");
        } else {
            System.out.println("输入的文件存储类型错误");
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        FileClient fileClient = new FileClient();
        fileClient.uploadFile("hdfs","ifelse.txt");
    }
}

卫语句

代码中大量的 if else 语句让人看着着实觉得眼花，并且在读代码的时候，容易自然地走完整段代码。因此出现了卫语句，用来简化一下代码查看时需要的处理量。

/**
     * 上传文件
     *
     * @param storageType 文件存储方式
     * @param file        文件
     */
    public void uploadFileWithoutElse(String storageType, String file) {
        if (storageType.equals(LOCAL)) {
            System.out.println("文件" + file + "已上传到 本地服务器");
            return;
        } 
        if (storageType.equals(FTP)) {
            System.out.println("文件" + file + "已上传到 ftp服务器");
            return;
        } 
        if (storageType.equals(FASTDFS)) {
            System.out.println("文件" + file + "已上传到 fastdfs服务器");
            return;
        } 
        if (storageType.equals(HDFS)) {
            System.out.println("文件" + file + "已上传到 hdfs服务器");
            return;
        } 
        System.out.println("输入的文件存储类型错误");
    }

去掉了 else 后，代码也变得比较有段落感，看起来更舒服了些。

需求变更：给我加一个方式，上传到七牛云

这里代码很简单，我们只需要增加 if 或者 if else 条件就好了，但是这样整个 FileUtils 文件的代码都会有改动，因此这个时候新的方法出现了。

下面讲一下使用设计模式来减少 if else 的情况：

简单工厂模式

简单工厂模式属于创建型模式又叫做静态工厂方法模式，它属于类创建型模式。在简单工厂模式中，可以根据参数的不同返回不同类的实例。
简单工厂模式专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。

这里我们把各个存储方式的上传行为给抽象出来：

• 抽象

/**
	 * 抽出各个方式共同的行为接口：上传文件
	 */
	public interface IStorageType {
	    void uploadFile(String file);
	}

• 简单工厂（静态工厂）

/**
 * 简单工厂
 */
public class StorageTypeFactory {

    private final static String LOCAL = "local";
    private final static String FTP = "ftp";
    private final static String FASTDFS = "fastdfs";
    private final static String HDFS = "hdfs";

   public static IStorageType storageTypeCreate(String storageType) { 
        IStorageType iStorageType = null;
        switch (storageType) {
            case LOCAL:
                iStorageType = new LocalStorageType();
                break;
            case FTP:
                iStorageType = new FtpStorageType();
                break;
            case FASTDFS:
                iStorageType = new FastDfsStorageType();
                break;
            case HDFS:
                iStorageType = new HdfsStorageType();
                break;
        }
        return iStorageType;
    }

}

• 具体的上传方式（ 以 hdfs 为例，其他类似）

public class HdfsStorageType implements IStorageType {
    @Override
    public void uploadFile(String file) {
        System.out.println("文件" + file + "已上传到 hdfs服务器");
    }
}

• 客户端调用

/**
 * 简单工厂模式 版本的上传文件代码
 */
public class FileClient {

    public static void main(String[] args) {
        IStorageType iStorageType = StorageTypeFactory.storageTypeCreate("hdfs");
        iStorageType.uploadFile("simpleFactory.txt");
    }
}

回到场景中：这时候我们一旦要增加一个七牛云的存储方式，我们就可以直接在工厂里加一个 switch 条件，再加一个具体的七牛云存储行为即可。

• 优点：

1. 客户端可以在更改参数的条件下，不用变更其他代码，客户端不负责创建具体的存储方式，减少了对具体的存储方式的依赖，而是把这这件事交给了工厂。体现了职责单一原则。
2. 当增加其他方式或者减少其他方式时，可以直接通过增加类以及 switch 条件，不会影响到具体的逻辑代码，修改较为简单。

• 缺点
  这里违背了开闭原则，因为在对拓展开放时，对修改也进行了开放。（个人觉得耦合到的代码量并没有特别大，个人有时候还是会考虑以这样的方式进行修改代码）

简单工厂模式适合的场景：
1、判断分支数量不多，或者判断逻辑简单
2、客户端只需记住参数，不用关系具体的实现细节

参考文档：

工厂模式–简单工厂模式

策略模式

在《大话设计模式》中对策略模式的解释是这样子的：它通过定义和封装算法，使得算法之间可以相互替换，让算法的变化不会影响到使用算法的用户。

这句话理解起来有些拗口，我们先按照策略模式实现一下代码：

• 策略

public abstract class StorageStrategy{
	    public abstract void uploadFile(String file);
	}

• 具体策略

public class FtpStorageStrategy extends StorageStrategy {
    @Override
    public void uploadFile(String file) {
        System.out.println("文件" + file + "已上传到 ftp服务器");
    }
}

• 策略上下文

/**
 * 策略模式的上下文。
 */
public class StorageContext {

    private StorageStrategy storageStrategy;

    public StorageContext(StorageStrategy storageStrategy) {
        this.storageStrategy = storageStrategy;
    }

    public void uploadFileAction(String file){
        storageStrategy.uploadFile(file);
    }
}

思考一：代理模式和策略模式的区别：

上面的 StorageContext 感觉起来和代理模式中的代理有些像，那么这两者有什么区别呢？我上网搜了一下：
（下面答案来自代理模式和策略模式的区别）

1. 简单代理模式中，代理类知道被代理类的行为，因为代理类与被代理类实现的是同一个接口，因此代理类与被代理类的结构是相同的；
2. 而策略模式中，策略容器并不知道内部策略的详细信息，因为容器并没有实现与内部策略相同的接口，
   即容器与内部策略只是简单的组合关系，容器只是将内部策略的行为抽取出来，进行了统一的实现。

• 客户端调用

/**
 * 策略模式 版本的上传文件代码
 */
public class FileClient {

    private final static String LOCAL = "local";
    private final static String FTP = "ftp";
    private final static String FASTDFS = "fastdfs";
    private final static String HDFS = "hdfs";

    public static void main(String[] args) {
        StorageContext storageContext = null;
        //模拟入参
        String storageType = "ftp";
        switch (storageType) {
            case LOCAL:
                //客户端需要知道具体有哪些策略，能做什么。但是不需要知道策略具体怎么做
                storageContext = new StorageContext(new LocalStorageStrategy());
                break;
            case FTP:
                storageContext = new StorageContext(new FtpStorageStrategy());
                break;
            case FASTDFS:
                storageContext = new StorageContext(new FastDfsStorageStrategy());
                break;
            case HDFS:
                storageContext = new StorageContext(new HdfsStorageStrategy());
                break;
        }
        storageContext.uploadFileAction("strategy.txt");
    }
}

这时候看刚刚的定义就比较好理解了：代码中的 StorageContext 实例就相当于是一个容器，客户端最终调用的是容器内部的行为（方法），至于这个行为要怎么实现，就结合不同情况使用不同的策略即可。

思考二：在参数不变的情况下，if else 只是挪动了一个地方，感觉并没有很好的优化掉 if else 语句

这里实际上是把 if else 的逻辑交给调用方（客户端）去处理了（用了switch），很不解，虽然说具体的策略解除了 if else ，但是调用方却要用到了。
网上看到一些用 Map 来先预存好判断条件和策略的映射关系，觉得是治标不治本，因为这种方法我可以直接用 map 代替掉最原始的 if else 。
看了下面这篇文章，依旧没有解除我的困惑。
使用策略模式拯救满屏的 if-else

个人觉得修改掉 if else 的话，输入参数不应该改变，也就是（String storageType, String file）。这两个作为客户端的输入参数。

而网上现有的解决方案是：

• 使用枚举
• 使用 swich
• 使用 Map

不过每次一增加策略，就需要往上述的方法中增加条件。
那能不能让我每次只加对应的策略，不加判断条件就可以直接使用新的策略呢？
其实是可以的，下面将结合我们常用的 Spring 框架来看看如何进行操作？

Spring中使用策略模式

首先引入maven依赖，这里直接使用 springboot-web 的依赖（比较方便）

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

然后我们的策略接口要继承 Spring 的 InitializingBean 接口

public interface IStorageType extends InitializingBean {
    void uploadFile(String file);
}

然后我们用一个单例模式来维护一下字符串与存储策略的对应关系：

/**
 * 使用了饿汉式的单例模式
 */
public class StorageMapSingleton {

    private HashMap<String, IStorageType> map = new HashMap<>();

    private static StorageMapSingleton storageMapSingleton = new StorageMapSingleton();

    private StorageMapSingleton(){

    }

    public static StorageMapSingleton getInstance(){
        return storageMapSingleton;
    }

    public IStorageType getStorageType(String type){
        return map.get(type);
    }

    /**
     * 这里使用默认的访问权限，允许在同一个package下面调用该方法。当前类必须和具体的实现类在同一个package下
     * @param type
     * @param storageType
     */
    void putStorageType(String type, IStorageType storageType){
        map.put(type, storageType);
    }

}

下面就是将具体的策略实现给注册并维护映射关系

@Component
public class FastDfsStorageType implements IStorageType {

   @Autowired
   private FastDfsStorageType fastDfsStorageType;

   private final static String LOCAL = "local";

   @Override
   public void uploadFile(String file) {
       System.out.println("文件" + file + "已上传到 fastdfs服务器");
   }

   /**
    * 当前 bean 被实例化后，会执行下面方法把字符串和策略的对应关系传进去
    */
   @Override
   public void afterPropertiesSet() {
       StorageMapSingleton.getInstance().putStorageType(LOCAL, fastDfsStorageType);
   }
}

下面我们建一个测试类来看一下是否能够正确运行：

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = StorageApplication.class)
public class StorageTypeTest {


    @Before
    public void testBefore(){
        System.out.println("测试前");
    }

    @After
    public void testAfter(){
        System.out.println("测试后");
    }

    @Test
    public void storageTest(){
        IStorageType iStorageType = StorageMapSingleton.getInstance().getStorageType("hdfs");
        iStorageType.uploadFile("策略模式.txt");
    }
}

控制台能够正常输出：文件策略模式.txt已上传到 本地服务器

当我们加一个策略类：七牛云存储方式

@Component
public class QiniuStorageType implements IStorageType {
    @Autowired
    private QiniuStorageType qiniuStorageType;

    private final static String QINIU = "qiniu";

    
    @Override
    public void uploadFile(String file) {
        System.out.println("文件" + file + "已上传到七牛云");

    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        StorageMapSingleton.getInstance().putStorageType(QINIU, qiniuStorageType);
    }
}

然后执行测试方法：

@Test
    public void storageTest(){
        IStorageType iStorageType = StorageMapSingleton.getInstance().getStorageType("qiniu");
        iStorageType.uploadFile("策略模式.txt");
    }

输出：文件策略模式.txt已上传到七牛云 就可以达到只增加一个类，不用修改其他文件，就能够使用新的策略的目的

小结：当前其实也是用了 Map 的映射关系来维护策略关系，但是通过单例模式和 Spring 的 InitializingBean 接口，避免了我们再去修改其他类。虽然代码复杂了一些，但是我们在对策略进行改动时，减少了改动的地方，也不用再去改动 if else 条件。
PS：这里其实如果不依赖 Spring 的 InitializingBean 的话，还可以通过java 反射来达到维护 map 映射的效果。

使用状态模式优化 if else

《大话设计模式》中这样定义撞他器模式： 当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。
前面的上传文件的需求场景其实不适合用状态模式举例，因为上传文件方式基本不会用来作为一个状态。这里我们用一个菜鸟教程里的例子来举例 ：

打篮球的时候运动员可以有正常状态、不正常状态和超常状态。

那这时候我们可以抽象各个状态下的统一行为：打篮球。

/**
 * 抽象出统一行为
 */
public interface State {
    void playBasketBall(Context context);
}

与策略模式很像，这里也有一个 Context 上下文

/**
 * 其实相当于状态模式中的上下文Context
 */
public class Boy {
    private State state;

    public Boy(){
        state = null;
    }

    public void setState(State state){
        this.state = state;
    }

    public void play(String action){
        state.doAction(action);
    }
}

具体状态下的行为（以正常状态下举例，其他两个状态类似）

public class NormalState implements State {

    @Override
    public void doAction(String action) {
        System.out.println("正常发挥");
    }
}

客户端调用

/**
 * 状态模式
 */

/**
 * 状态模式
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Boy boy = new Boy();
        State normal = new NormalState();
        boy.setState(normal);
        boy.play("打球");

        State unnormal = new UnnormalState();
        boy.setState(unnormal);
        boy.play("打球");

        State superNormal = new SupernormalState();
        boy.setState(superNormal);
        boy.play("打球");
    }
}

从这里可以看出，Boy 对象没有变化，其行为也没有变, 一直都是打球。但是由于 Boy 的状态变化了，所以同一行为有了不同的结果。正如我们生活中遇到一个人发挥超常或者发挥失常也会有这样一句描述：“他简直像换了一个人一样！”

状态模式更侧重于行为对状态的依赖，这样客户端在调用对象的行为时，只需要关注其状态，只要确保行为会随着状态的变化而变化，那么调用时，就不用管行为是如何实现的。

---

总结

1、不要为了使用设计模式而去使用设计模式，代码的易读性更重要。在简单的条件判断下，用简单工厂模式，其实比使用策略模式容易理解的多，代码也是一看即明。
2、策略模式更适合应对需求有一定的预见性，方便更好的组装策略与行为，侧重于要怎么做。
3、状态模式更强调的是行为的主题，按照主体（上下文）状态的变化来觉得做什么。