业务逻辑中如何更好的处理空值?


1 场景

存在一个UserSearchService用来提供用户查询的功能:

public interface UserSearchService{
  List<User> listUser();

  User get(Integer id);
}

2 问题现场

对于面向对象语言来讲,抽象层级特别的重要。尤其是对接口的抽象,它在设计和开发中占很大的比重,我们在开发时希望尽量面向接口编程。
对于以上描述的接口方法来看,大概可以推断出可能它包含了以下两个含义:

  • listUser(): 查询用户列表
  • get(Integer id): 查询单个用户

当我们进行代码逻辑简单的推断分析之后:

  • listUser() 如果没有数据,那它是返回空集合还是null呢?
  • get(Integer id) 如果没有这个对象,是抛异常还是返回null呢?
2.1 深入listUser研究

我们先来讨论:

listUser()

这个接口,我们经常看到如下实现:

public List<User> listUser(){
    List<User> userList = userListRepostity.selectByExample(new UserExample());
    if(CollectionUtils.isEmpty(userList)){//spring util工具类
      return null;
    }
    return userList;
}

这段代码返回时null,从我多年的开发经验来讲,对于集合这样返回值,最好不要返回null,因为如果返回了null,会给调用者带来很多麻烦。你将会把这种调用风险交给调用者来控制。

如果调用者是一个谨慎的人,他会进行是否为null的条件判断。如果他并非谨慎,或者他是一个面向接口编程的狂热分子(当然,面向接口编程是正确的方向),他会按照自己的理解去调用接口,而不进行是否为null的条件判断,如果这样的话,是非常危险的,它很有可能出现空指针异常!

根据墨菲定律来判断: “很有可能出现的问题,在将来一定会出现!

基于此,我们将它进行优化:

public List<User> listUser(){
    List<User> userList = userListRepostity.selectByExample(new UserExample());
    if(CollectionUtils.isEmpty(userList)){
      return Lists.newArrayList();//guava类库提供的方式
    }
    return userList;
}

对于接口(List listUser()) 它一定会返回List,即使没有数据,它仍然会返回List(集合中没有任何元素);
通过以上的修改,我们成功的避免了有可能发生的空指针异常,这样的写法更安全!

2.2 深入研究get方法

对于接口

User get(Integer id)

你能看到的现象是,我给出id,它一定会给我返回User.但事实真的很有可能不是这样的。

我看到过的实现:

public User get(Integer id){
  return userRepository.selectByPrimaryKey(id);//从数据库中通过id直接获取实体对象
}

相信很多人也都会这样写。

通过代码的时候得知它的返回值很有可能是null! 但我们通过的接口是分辨不出来的!

这个是个非常危险的事情。尤其对于调用者来说!

我给出的建议是,需要在接口明显时补充文档,比如对于异常的说明,使用注解@exception:

public interface UserSearchService{

  /**
   * 根据用户id获取用户信息
   * @param id 用户id
   * @return 用户实体
   * @exception UserNotFoundException
   */
  User get(Integer id);

}

我们把接口定义加上了说明之后,调用者会看到,如果调用此接口,很有可能抛出“UserNotFoundException(找不到用户)”这样的异常。

这种方式可以在调用者调用接口的时候看到接口的定义,但是,这种方式是“弱提示”,如果调用者忽略了注释,有可能就对业务系统产生了风险,这个风险有可能导致一个亿!

除了以上这种”弱提示”的方式,还有一种方式是,返回值是有可能为空的。那要怎么办呢?

我认为我们需要增加一个接口,用来描述这种场景.
引入jdk8的Optional,或者使用guava的Optional.看如下定义:

public interface UserSearchService{

  /**
 * 根据用户id获取用户信息
 * @param id 用户id
 * @return 用户实体,此实体有可能是缺省值
   */
  Optional<User> getOptional(Integer id);
}

Optional有两个含义: 存在 or 缺省。
那么通过阅读接口getOptional(),我们可以很快的了解返回值的意图,这个其实是我们想看到的,它去除了二义性。
它的实现可以写成:

public Optional<User> getOptional(Integer id){
  return Optional.ofNullable(userRepository.selectByPrimaryKey(id));
}
2.3 深入入参

通过上述的所有接口的描述,你能确定入参id一定是必传的吗?我觉得答案应该是:不能确定。除非接口的文档注释上加以说明。
那如何约束入参呢?
我给大家推荐两种方式:

  • 强制约束
  • 文档性约束(弱提示)

1.强制约束,我们可以通过jsr 303进行严格的约束声明:

public interface UserSearchService{
  /**
   * 根据用户id获取用户信息
   * @param id 用户id
   * @return 用户实体
   * @exception UserNotFoundException
   */
  User get(@NotNull Integer id);

  /**
   * 根据用户id获取用户信息
   * @param id 用户id
   * @return 用户实体,此实体有可能是缺省值
   */
  Optional<User> getOptional(@NotNull Integer id);
}

2.文档性约束
在很多时候,我们会遇到遗留代码,对于遗留代码,整体性改造的可能性很小。
我们更希望通过阅读接口的实现,来进行接口的说明。
jsr 305规范,给了我们一个描述接口入参的一个方式(需要引入库 com.google.code.findbugs:jsr305):可以使用注解: @Nullable @Nonnull @CheckForNull 进行接口说明。

比如:

public interface UserSearchService{
  /**
   * 根据用户id获取用户信息
   * @param id 用户id
   * @return 用户实体
   * @exception UserNotFoundException
   */
  @CheckForNull
  User get(@NonNull Integer id);

  /**
   * 根据用户id获取用户信息
   * @param id 用户id
   * @return 用户实体,此实体有可能是缺省值
   */
  Optional<User> getOptional(@NonNull Integer id);
}

通过空集合返回值,Optional,jsr303,jsr305这几种方式,可以让我们的代码可读性更强,出错率更低

  • 空集合返回值 :如果有集合这样返回值时,除非真的有说服自己的理由,否则,一定要返回空集合,而不是null
  • Optional: 如果你的代码是jdk8,就引入它!如果不是,则使用Guava的Optional,或者升级jdk版本!它很大程度的能增加了接口的可读性!
  • jsr 303: 如果新的项目正在开发,不防加上这个试试!一定有一种特别爽的感觉!
  • jsr 305: 如果老的项目在你的手上,你可以尝试的加上这种文档型注解,有助于你后期的重构,或者新功能增加了,对于老接口的理解!
2.4 Optional的场景化的使用建议
2.4.1 Optional不要作为参数

如果你写了一个public 方法,这个方法规定了一些输入参数,这些参数中有一些是可以传入null的,那这个时候是否可以使用Optional呢?

我给的建议是: 一定不要这样使用!

举个例子:

public interface UserService{
  List<User> listUser(Optional<String> username);
}

这个例子的方法 listUser,可能在告诉我们需要根据username查询所有数据集合,如果username是空,也要返回所有的用户集合.

当我们看到这个方法的时候,会觉得有一些歧义:

“如果username是absent,是返回空集合吗?还是返回全部的用户数据集合?”

Optioanl是一种分支的判断,那我们究竟是关注 Optional还是Optional.get()呢?
我给大家的建议是,如果不想要这样的歧义,就不要使用它!

2.4.2 Optional作为单个实体的返回值,可以进行判空约定

单个实体的返回:
那Optioanl可以做为返回值吗?
其实它是非常满足是否存在这个语义的。
你如说,你要根据id获取用户信息,这个用户有可能存在或者不存在。
你可以这样使用:

public interface UserService{
  Optional<User> get(Integer id);
}

当调用这个方法的时候,调用者很清楚get方法返回的数据,有可能不存在,这样可以做一些更合理的判断,更好的防止空指针的错误!

当然,如果业务方真的需要根据id必须查询出User的话,就不要这样使用了,请说明,你要抛出的异常.

只有当考虑它返回null是合理的情况下,才进行Optional的返回

2.4.3 集合实体的返回,不建议使用Optional

集合实体的返回如果是Optional的化,会让调用者产生困惑,是否我判断了Optional之后,还用进行isEmpty的判断嘛?

2.4.4 单纯的使用Optional变量

对于

Optional<User> userOptional = .....

如果有这样的变量userOptional ,请记住:

  • 一定不能直接使用get ,如果这样用,就丧失了Optional本身的含义 ( 比如userOptional .get() )
  • 不要直接使用getOrThrow ,如果你有这样的需求:获取不到就抛异常。 那就要考虑,是否是调用的接口设计的是否合理
2.4.5 getter场景下的Optional不建议使用

对于一个java bean,所有的属性都有可能返回null,那是否需要改写所有的getter成为Optional类型呢?

我给大家的建议是,不要这样滥用Optional.

即便 我java bean中的getter是符合Optional的,但是因为java bean 太多了,这样会导致你的代码有50%以上进行Optinal的判断,这样便污染了代码。(我想说,其实你的实体中的字段应该都是由业务含义的,会认真的思考过它存在的价值的,不能因为Optional的存在而滥用)

我们应该更关注于业务,而不只是空值的判断。

请不要在getter中滥用Optional.

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