Java中多個ifelse語句的替代設計

概述

ifelse是任何編程語言的重要組成部分。可是咱們編寫了大量嵌套的if語句，這使得咱們的代碼更加複雜和難以維護。

接下來，讓咱們探索如何簡化代碼的中的ifelse語句寫法。

案例研究

咱們常常遇到涉及不少條件的業務邏輯，而且每一個邏輯都須要不一樣的處理方式。以Calculator類爲例。咱們將有一個方法，它接受兩個數字和一個運算符做爲輸入，並根據操做返回結果：

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;
}
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咱們也可使用switch語句來實現它：

public int calculateUsingSwitch(int a, int b, String operator) {
    switch (operator) {
    case "add":
        result = a + b;
        break;
    // other cases    
    }
    return result;
}
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在典型的開發中，if語句可能會變得更大，更復雜。此外，當存在複雜條件時，switch語句不適合。

擁有嵌套決策結構的另外一個反作用是它們變得難以管理。例如，若是咱們須要添加一個新的運算符，咱們必須添加一個新的if語句並實現該操做。

重構

能夠經過設計模式，來達到咱們要的效果。

工廠模式

不少時候，咱們遇到ifelse結構，最終在每一個分支中執行相似的操做。這提供了提取工廠方法的機會，該工廠方法返回給定類型的對象並基於具體對象行爲執行操做。

對於咱們的示例，讓咱們定義一個具備單個apply方法的Operation接口：

public interface Operation {
    int apply(int a, int b);
}
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該方法將兩個數字做爲輸入並返回結果。讓咱們定義一個用於執行添加的類：

public class Addition implements Operation {
    @Override
    public int apply(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}
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咱們如今將實現一個工廠類，它根據給定的運算符返回Operation的實例：

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));
    }
}
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如今，在Calculator類中，咱們能夠查詢工廠以獲取相關操做並應用源數：

public int calculateUsingFactory(int a, int b, String operator) {
    Operation targetOperation = OperatorFactory
      .getOperation(operator)
      .orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException("Invalid Operator"));
    return targetOperation.apply(a, b);
}
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在這個例子中，咱們已經看到了如何將責任委託給工廠類提供的鬆散耦合對象。可是有可能嵌套的if語句只是轉移到了工廠類，這違背了咱們的目的。

或者，咱們能夠在Map中維護一個對象存儲庫，能夠查詢該存儲庫以進行快速查找。正如咱們所見，OperatorFactory＃operationMap服務於咱們的目的。咱們還能夠在運行時初始化Map並將它們配置爲查找。

使用枚舉

除了使用Map以外，咱們還可使用Enum來標記特定的業務邏輯。以後，咱們能夠在嵌套的if語句或switch case 語句中使用它們。或者，咱們也能夠將它們用做對象的工廠並制定策略以執行相關的業務邏輯。

這樣能夠減小嵌套if語句的數量，並將責任委託給單個Enum值。

讓咱們看看咱們如何實現它。首先，咱們須要定義咱們的枚舉：

public enum Operator {
    ADD, MULTIPLY, SUBTRACT, DIVIDE
}
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能夠觀察到，這些值是不一樣運算符的標籤，將進一步用於計算。咱們老是能夠選擇在嵌套的if語句或switch case中使用這些值做爲不一樣的條件，但讓咱們設計一種將邏輯委託給Enum自己的替代方法。

咱們將爲每一個Enum值定義方法並進行計算。例如：

ADD {
    @Override
    public int apply(int a, int b) {
        return a + b;
    }
},
// other operators
 
public abstract int apply(int a, int b);
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而後在Calculator類中，咱們能夠定義一個執行操做的方法：

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

如今，咱們能夠經過使用Operator＃valueOf()方法將String值轉換爲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);
}
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命令模式

在前面的討論中，咱們已經看到使用工廠類來返回給定運算符的正確業務對象的實例。稍後，業務對象用於在計算器中執行計算。

咱們還能夠設計一個Calculator＃calculate方法來接受能夠在輸入上執行的命令。這將是替換嵌套if語句的另外一種方法。

咱們首先定義咱們的Command接口：

public interface Command {
    Integer execute();
}
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接下來，讓咱們實現一個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;
    }
}
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最後，讓咱們在Calculator中引入一個接受並執行Command的新方法：

public int calculate(Command command) {
    return command.execute();
}
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接下來，咱們能夠經過實例化AddCommand調用計算並將其發送到Calculator＃calculate方法：

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

當咱們最終編寫大量嵌套if語句時，每一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確的邏輯。規則引擎從主代碼中獲取了這種複雜性。一個RuleEngine評估規則和返回基於輸入的結果。

讓咱們經過設計一個簡單的RuleEngine來演示一個例子，該RuleEngine經過一組規則處理Expression並返回所選規則的結果。首先，咱們將定義一個Rule接口：

public interface Rule {
    boolean evaluate(Expression expression);
    Result getResult();
}
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其次，讓咱們實現一個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();
    }
}
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所述RuleEngine接受一個表達對象，並返回結果。如今，讓咱們將Expression類設計爲一組包含兩個Integer對象的Operator，它將被應用：

public class Expression {
    private Integer x;
    private Integer y;
    private Operator operator;        
}
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最後讓咱們定義一個自定義的AddRule類，該類僅在指定ADD操做時進行求值：

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;
    }    
}
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咱們如今將使用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());
}
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結論

經過這些設計模式，能夠做爲咱們的ifelse語句的替代方案，具體用哪種能夠根據你的實際業務場景來決定。