Java中大量if...else语句的消除替代方案

在我们平时的开发过程中，经常可能会出现大量If else的场景，代码显的很臃肿，非常不优雅。那我们又没有办法处理呢？

针对大量的if嵌套让代码的复杂性增高而且难以维护。本文将介绍多种解决方案。

案例

下面模拟业务逻辑，根据传入的条件作出不同的处理方式。

拿一个计算器类当做案例，有加减乘除四种方法，输出结果和四种操作有关。

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;
}

当然也可以用switch来实现。

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

随着条件越来越多，复杂性也增高，也越来越难以维护。

重构

1、工厂类我们将操作进行抽象给出一个操作接口

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

然后实现加减乘除四个方法

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

然后通过操作工厂提供操作

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));
    }
}

调用

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

新增操作只需要维护操作工厂的operationMap即可。

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2、使用枚举

在枚举中定义操作，如下：

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

然而不同的操作对应的逻辑不一样，我们编写抽象方法

ADD {
    @Override
    public int apply(int a, int b) {
        return a + b;
    }
},
// other operators
public abstract int apply(int a, int b);

调用时直接传入枚举值

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

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

3、命令模式

定义命令接口。

public interface Command {
    Integer execute();
}

实现加法

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;
    }
}

定义一个Calculator类，加入执行命令的方法。

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

测试代码

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

4、规则引擎

定义规则接口

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

实现规则引擎

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();
    }
}

定义表达式

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

定义加法规则

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;
    }
}

给规则引擎传入表达式来调用

@Test
public void whenNumbersGivenToRuleEngine_thenReturnCorrectResult() {
    Expression expression = new Expression(5, 5, Operator.ADD);
    RuleEngine engine = new RuleEngine();
    Result result = engine.process(expression);

    assertNotNull(result);
    assertEquals(10, result.getValue());
}

总结虽然说常见的代码中if...else不可避免，但滥用 if...else 会对代码的可读性、可维护性造成很大伤害。因此，使用好 if...else，让代码清爽对于你的项目长远考虑有十分重要的意义。

英文原文：https://www.baeldung.com/java-replace-if-statements

其他参考资料：

策略设计模式：http://www.runoob.com/design-pattern/strategy-pattern.html

命令设计模式：http://www.runoob.com/design-pattern/command-pattern.html

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