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编码规范 | Java函数优雅之道（上）

2019-08-08 8345
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本文涉及的产品
云数据库 Redis 版，社区版 2GB
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简介： 本文总结了一套与Java函数相关的编码规则，旨在给广大Java程序员一些编码建议，有助于大家编写出更优雅、更高质、更高效的代码。这套编码规则，通过在高德采集部门的实践，已经取得了不错的成效。

导读

随着软件项目代码的日积月累，系统维护成本变得越来越高，是所有软件团队面临的共同问题。持续地优化代码，提高代码的质量，是提升系统生命力的有效手段之一。软件系统思维有句话“Less coding, more thinking（少编码、多思考）”，也有这么一句俚语“Think more, code less（思考越多，编码越少）”。所以，我们在编码中多思考多总结，努力提升自己的编码水平，才能编写出更优雅、更高质、更高效的代码。

本文总结了一套与Java函数相关的编码规则，旨在给广大Java程序员一些编码建议，有助于大家编写出更优雅、更高质、更高效的代码。这套编码规则，通过在高德采集部门的实践，已经取得了不错的成效。

使用通用工具函数

案例一

现象描述：

不完善的写法：

thisName != null && thisName.equals(name);

更完善的写法：

(thisName == name) || (thisName != null && thisName.equals(name));

建议方案：

Objects.equals(name, thisName);

案例二

现象描述：

!(list == null || list.isEmpty());

建议方案：

import org.apache.commons.collections4.CollectionUtils;
CollectionUtils.isNotEmpty(list);

主要收益

  • 函数式编程，业务代码减少，逻辑一目了然；
  • 通用工具函数，逻辑考虑周全，出问题概率低。

拆分超大函数

当一个函数超过80行后，就属于超大函数，需要进行拆分。

案例一：每一个代码块都可以封装为一个函

每一个代码块必然有一个注释，用于解释这个代码块的功能。

如果代码块前方有一行注释，就是在提醒你——可以将这段代码替换成一个函数，而且可以在注释的基础上给这个函数命名。如果函数有一个描述恰当的名字，就不需要去看内部代码究竟是如何实现的。

现象描述：

// 每日生活函数
public void liveDaily() {
    // 吃饭
    // 吃饭相关代码几十行

    // 编码
    // 编码相关代码几十行

    // 睡觉
    // 睡觉相关代码几十行
}

建议方案：

// 每日生活函数
public void liveDaily() {
    // 吃饭
    eat();

    // 编码
    code();

    // 睡觉
    sleep();
}

// 吃饭函数
private void eat() {
    // 吃饭相关代码
}

// 编码函数
private void code() {
    // 编码相关代码
}

// 睡觉函数
private void sleep() {
    // 睡觉相关代码
}

案例二：每一个循环体都可以封装为一个函

现象描述：

// 生活函数
public void live() {
    while (isAlive) {
        // 吃饭
        eat();

        // 编码
        code();

        // 睡觉
        sleep();
    }
}

建议方案：

// 生活函数
public void live() {
    while (isAlive) {
        // 每日生活
        liveDaily();
    }
}

// 每日生活函数
private void liveDaily() {
    // 吃饭
    eat();

    // 编码
    code();

    // 睡觉
    sleep();
}

案例三：每一个条件体都可以封装为一个函

现象描述：

// 外出函数
public void goOut() {
    // 判断是否周末
    // 判断是否周末: 是周末则游玩
    if (isWeekday()) {
        // 游玩代码几十行
    }
    // 判断是否周末: 非周末则工作
    else {
        // 工作代码几十行
    }
}

建议方案：

// 外出函数
public void goOut() {
    // 判断是否周末
    // 判断是否周末: 是周末则游玩
    if (isWeekday()) {
        play();
    }
    // 判断是否周末: 非周末则工作
    else {
        work();
    }
}

// 游玩函数
private void play() {
    // 游玩代码几十行
}

// 工作函数
private void work() {
    // 工作代码几十行
}

主要收益

  • 函数越短小精悍，功能就越单一，往往生命周期较长；
  • 一个函数越长，就越不容易理解和维护，维护人员不敢轻易修改；
  • 在过长函数中，往往含有难以发现的重复代码。

同一函数内代码块级别尽量一致

案例一

现象描述：

// 每日生活函数
public void liveDaily() {
    // 吃饭
    eat();

    // 编码
    code();

    // 睡觉
    // 睡觉相关代码几十行
}

很明显，睡觉这块代码块，跟eat（吃饭）和code（编码）不在同一级别上，显得比较突兀。如果把写代码比作写文章，eat（吃饭）和code（编码）是段落大意，而睡觉这块代码块属于一个详细段落。而在liveDaily（每日生活）这个函数上，只需要写出主要流程（段落大意）即可。

建议方案：

public void liveDaily() {
    // 吃饭
    eat();

    // 编码
    code();

    // 睡觉
    sleep();
}

// 睡觉
private void sleep() {
    // 睡觉相关代码
}

主要收益

  • 函数调用表明用途，函数实现表达逻辑，层次分明便于理解；
  • 不用层次的代码块放在一个函数中，容易让人觉得代码头重脚轻。

封装相同功能代码为函数

案例一：封装相同代码为函数

现象描述：

// 禁用用户函数
public void disableUser() {
    // 禁用黑名单用户
    List<Long> userIdList = queryBlackUser();
    for (Long userId : userIdList) {
        User userUpdate = new User();
        userUpdate.setId(userId);
        userUpdate.setEnable(Boolean.FALSE);
        userDAO.update(userUpdate);
    }

    // 禁用过期用户
    userIdList = queryExpiredUser();
    for (Long userId : userIdList) {
        User userUpdate = new User();
        userUpdate.setId(userId);
        userUpdate.setEnable(Boolean.FALSE);
        userDAO.update(userUpdate);
    }
}

建议方案：

// 禁用用户函数
public void disableUser() {
    // 禁用黑名单用户
    List<Long> userIdList = queryBlackUser();
    for (Long userId : userIdList) {
        disableUser(userId);
    }

    // 禁用过期用户
    userIdList = queryExpiredUser();
    for (Long userId : userIdList) {
        disableUser(userId);
    }
}

// 禁用用户函数
private void disableUser(Long userId) {
    User userUpdate = new User();
    userUpdate.setId(userId);
    userUpdate.setEnable(Boolean.FALSE);
    userDAO.update(userUpdate);
}

案例二：封装相似代码为函数

封装相似代码为函数，差异性通过函数参数控制。

现象描述：

// 通过工单函数
public void adoptOrder(Long orderId) {
    Order orderUpdate = new Order();
    orderUpdate.setId(orderId);
    orderUpdate.setStatus(OrderStatus.ADOPTED);
    orderUpdate.setAuditTime(new Date());
    orderDAO.update(orderUpdate);
}

// 驳回工单函数
public void rejectOrder(Long orderId) {
    Order orderUpdate = new Order();
    orderUpdate.setId(orderId);
    orderUpdate.setStatus(OrderStatus.REJECTED);
    orderUpdate.setAuditTime(new Date());
    orderDAO.update(orderUpdate);
}

建议方案：

// 通过工单函数
public void adoptOrder(Long orderId) {
    auditOrder(orderId, OrderStatus.ADOPTED);
}

// 驳回工单函数
public void rejectOrder(Long orderId) {
    auditOrder(orderId, OrderStatus.REJECTED);
}

// 审核工单函数
private void auditOrder(Long orderId, OrderStatus orderStatus) {
    Order orderUpdate = new Order();
    orderUpdate.setId(orderId);
    orderUpdate.setStatus(orderStatus);
    orderUpdate.setAuditTime(new Date());
    orderDAO.update(orderUpdate);
}

主要收益

  • 封装公共函数，减少代码行数，提高代码质量；
  • 封装公共函数，使业务代码更精炼，可读性可维护性更强。

封装获取参数值函数

案例一

现象描述：

// 是否通过函数
public boolean isPassed(Long userId) {
    // 获取通过阈值
    double thisPassThreshold = PASS_THRESHOLD;
    if (Objects.nonNull(passThreshold)) {
        thisPassThreshold = passThreshold;
    }

    // 获取通过率
    double passRate = getPassRate(userId);

    // 判读是否通过
    return passRate >= thisPassThreshold;
}

建议方案：

// 是否通过函数
public boolean isPassed(Long userId) {
    // 获取通过阈值
    double thisPassThreshold = getPassThreshold();

    // 获取通过率
    double passRate = getPassRate(userId);

    // 判读是否通过
    return passRate >= thisPassThreshold;
}

// 获取通过阈值函数
private double getPassThreshold() {
    if (Objects.nonNull(passThreshold)) {
        return passThreshold;
    }
    return PASS_THRESHOLD;
}

主要收益

  • 把获取参数值从业务函数中独立，使业务逻辑更清晰；
  • 封装的获取参数值为独立函数，可以在代码中重复使用。

通过接口参数化封装相同逻辑

案例一

现象描述：

// 发送审核员结算数据函数
public void sendAuditorSettleData() {
    List<WorkerSettleData> settleDataList = auditTaskDAO.statAuditorSettleData();
    for (WorkerSettleData settleData : settleDataList) {
        WorkerPushData pushData = new WorkerPushData();
        pushData.setId(settleData.getWorkerId());
        pushData.setType(WorkerPushDataType.AUDITOR);
        pushData.setData(settleData);
        pushService.push(pushData);
    }
}

// 发送验收员结算数据函数
public void sendCheckerSettleData() {
    List<WorkerSettleData> settleDataList = auditTaskDAO.statCheckerSettleData();
    for (WorkerSettleData settleData : settleDataList) {
        WorkerPushData pushData = new WorkerPushData();
        pushData.setId(settleData.getWorkerId());
        pushData.setType(WorkerPushDataType.CHECKER);
        pushData.setData(settleData);
        pushService.push(pushData);
    }

建议方案：

// 发送审核员结算数据函数
public void sendAuditorSettleData() {
    sendWorkerSettleData(WorkerPushDataType.AUDITOR, () -> auditTaskDAO.statAuditorSettleData());
}

// 发送验收员结算数据函数
public void sendCheckerSettleData() {
    sendWorkerSettleData(WorkerPushDataType.CHECKER, () -> auditTaskDAO.statCheckerSettleData());
}

// 发送作业员结算数据函数
public void sendWorkerSettleData(WorkerPushDataType dataType, WorkerSettleDataProvider dataProvider) {
    List<WorkerSettleData> settleDataList = dataProvider.statWorkerSettleData();
    for (WorkerSettleData settleData : settleDataList) {
        WorkerPushData pushData = new WorkerPushData();
        pushData.setId(settleData.getWorkerId());
        pushData.setType(dataType);
        pushData.setData(settleData);
        pushService.push(pushData);
    }
}

// 作业员结算数据提供者接口
private interface WorkerSettleDataProvider {
    // 统计作业员结算数据
    public List<WorkerSettleData> statWorkerSettleData();
}

主要收益

  • 把核心逻辑从各个业务函数中抽析，使业务代码更清晰更易维护；
  • 避免重复性代码多次编写，精简重复函数越多收益越大。

减少函数代码层级

如果要使函数优美，建议函数代码层级在1-4之间，过多的缩进会让函数难以阅读。

案例一：利用return提前返回函数

现象描述：

// 获取用户余额函数
public Double getUserBalance(Long userId) {
    User user = getUser(userId);
    if (Objects.nonNull(user)) {
        UserAccount account = user.getAccount();
        if (Objects.nonNull(account)) {
            return account.getBalance();
        }
    }
    return null;
}

建议方案：

// 获取用户余额函数
public Double getUserBalance(Long userId) {
    // 获取用户信息
    User user = getUser(userId);
    if (Objects.isNull(user)) {
        return null;
    }

    // 获取用户账户
    UserAccount account = user.getAccount();
    if (Objects.isNull(account)) {
        return null;
    }

    // 返回账户余额
    return account.getBalance();
}

案例二：利用continue提前结束循环

现象描述：

// 获取合计余额函数
public double getTotalBalance(List<User> userList) {
    // 初始合计余额
    double totalBalance = 0.0D;

    // 依次累加余额
    for (User user : userList) {
        // 获取用户账户
        UserAccount account = user.getAccount();
        if (Objects.nonNull(account)) {
            // 累加用户余额
            Double balance = account.getBalance();
            if (Objects.nonNull(balance)) {
                totalBalance += balance;
            }
        }
    }

    // 返回合计余额
    return totalBalance;
}

建议方案：

// 获取合计余额函数
public double getTotalBalance(List<User> userList) {
    // 初始合计余额
    double totalBalance = 0.0D;

    // 依次累加余额
    for (User user : userList) {
        // 获取用户账户
        UserAccount account = user.getAccount();
        if (Objects.isNull(account)) {
            continue;
        }

        // 累加用户余额
        Double balance = account.getBalance();
        if (Objects.nonNull(balance)) {
            totalBalance += balance;
        }
    }

    // 返回合计余额
    return totalBalance;
}

特殊说明

其它方式：在循环体中，先调用案例1的函数getUserBalance(获取用户余额)，再进行对余额进行累加。

在循环体中，建议最多使用一次continue。如果需要有使用多次continue的需求，建议把循环体封装为一个函数。

案例三：利用条件表达式函数减少层级

请参考下一章的"案例2: 把复杂条件表达式封装为函数"

主要收益

  • 代码层级减少，代码缩进减少；
  • 模块划分清晰，方便阅读维护。

封装条件表达式函数

案例一：把简单条件表达式封装为函数

现象描述：

// 获取门票价格函数
public double getTicketPrice(Date currDate) {
    if (Objects.nonNull(currDate) && currDate.after(DISCOUNT_BEGIN_DATE)
        && currDate.before(DISCOUNT_END_DATE)) {
        return TICKET_PRICE * DISCOUNT_RATE;
    }
    return TICKET_PRICE;
}

建议方案：

// 获取门票价格函数
public double getTicketPrice(Date currDate) {
    if (isDiscountDate(currDate)) {
        return TICKET_PRICE * DISCOUNT_RATE;
    }
    return TICKET_PRICE;
}

// 是否折扣日期函数
private static boolean isDiscountDate(Date currDate) {
    return Objects.nonNull(currDate) && 
currDate.after(DISCOUNT_BEGIN_DATE)
        && currDate.before(DISCOUNT_END_DATE);
}

案例二：把复杂条件表达式封装为函数

现象描述：

// 获取土豪用户列表
public List<User> getRichUserList(List<User> userList) {
    // 初始土豪用户列表
    List<User> richUserList = new ArrayList<>();

    // 依次查找土豪用户
    for (User user : userList) {
        // 获取用户账户
        UserAccount account = user.getAccount();
        if (Objects.nonNull(account)) {
            // 判断用户余额
            Double balance = account.getBalance();
            if (Objects.nonNull(balance) && balance.compareTo(RICH_THRESHOLD) >= 0) {
                // 添加土豪用户
                richUserList.add(user);
            }
        }
    }

    // 返回土豪用户列表
    return richUserList;
}

建议方案：

// 获取土豪用户列表
public List<User> getRichUserList(List<User> userList) {
    // 初始土豪用户列表
    List<User> richUserList = new ArrayList<>();

    // 依次查找土豪用户
    for (User user : userList) {
        // 判断土豪用户
        if (isRichUser(user)) {
            // 添加土豪用户
            richUserList.add(user);
        }
    }

    // 返回土豪用户列表
    return richUserList;
}

// 是否土豪用户
private boolean isRichUser(User user) {
    // 获取用户账户
    UserAccount account = user.getAccount();
    if (Objects.isNull(account)) {
        return false;
    }

    // 获取用户余额
    Double balance = account.getBalance();
    if (Objects.isNull(balance)) {
        return false;
    }

    // 比较用户余额
    return balance.compareTo(RICH_THRESHOLD) >= 0;
}

以上代码也可以用采用流式(Stream)编程的过滤来实现。

主要收益

  • 把条件表达式从业务函数中独立，使业务逻辑更清晰；
  • 封装的条件表达式为独立函数，可以在代码中重复使用。

尽量避免不必要的空指针判断

本章只适用于项目内部代码，并且是自己了解的代码，才能够尽量避免不必要的空指针判断。对于第三方中间件和系统接口，必须做好空指针判断，以保证代码的健壮性。

案例一：调用函数保证参数不为空，被调用函数尽量避免不必要的空指针判断

现象描述：

// 创建用户信息
User user = new User();
... // 赋值用户相关信息
createUser(user);

// 创建用户函数
private void createUser(User user){
    // 判断用户为空
    if(Objects.isNull(user)) {
        return;
    }

    // 创建用户信息
    userDAO.insert(user);
    userRedis.save(user);
}

建议方案：

// 创建用户信息
User user = new User();
... // 赋值用户相关信息
createUser(user);

// 创建用户函数
private void createUser(User user){
    // 创建用户信息
    userDAO.insert(user);
    userRedis.save(user);
}

案例二：被调用函数保证返回不为空,调用函数尽量避免不必要的空指针判断

现象描述：

// 保存用户函数
public void saveUser(Long id, String name) {
    // 构建用户信息
    User user = buildUser(id, name);
    if (Objects.isNull(user)) {
        throw new BizRuntimeException("构建用户信息为空");
    }

    // 保存用户信息
    userDAO.insert(user);
    userRedis.save(user);
}

// 构建用户函数
private User buildUser(Long id, String name) {
    User user = new User();
    user.setId(id);
    user.setName(name);
    return user;
}

建议方案：

// 保存用户函数
public void saveUser(Long id, String name) {
    // 构建用户信息
    User user = buildUser(id, name);

    // 保存用户信息
    userDAO.insert(user);
    userRedis.save(user);
}

// 构建用户函数
private User buildUser(Long id, String name) {
    User user = new User();
    user.setId(id);
    user.setName(name);
    return user;
}

案例三：赋值逻辑保证列表数据项不为空，处理逻辑尽量避免不必要的空指针判断

现象描述：

// 查询用户列表
List<UserDO> userList = userDAO.queryAll();
if (CollectionUtils.isEmpty(userList)) {
    return;
}

// 转化用户列表
List<UserVO> userVoList = new ArrayList<>(userList.size());
for (UserDO user : userList) {
    UserVO userVo = new UserVO();
    userVo.setId(user.getId());
    userVo.setName(user.getName());
    userVoList.add(userVo);
}

// 依次处理用户
for (UserVO userVo : userVoList) {
    // 判断用户为空
    if (Objects.isNull(userVo)) {
        continue;
    }

    // 处理相关逻辑
    ...
}

建议方案：

// 查询用户列表
List<UserDO> userList = userDAO.queryAll();
if (CollectionUtils.isEmpty(userList)) {
    return;
}

// 转化用户列表
List<UserVO> userVoList = new ArrayList<>(userList.size());
for (UserDO user : userList) {
    UserVO userVo = new UserVO();
    userVo.setId(user.getId());
    userVo.setName(user.getName());
    userVoList.add(userVo);
}

// 依次处理用户
for (UserVO userVo : userVoList) {
    // 处理相关逻辑
    ...
}

案例四：MyBatis查询函数返回列表和数据项不为空，可以不用空指针判断

MyBatis是一款优秀的持久层框架，是在项目中使用的最广泛的数据库中间件之一。通过对MyBatis源码进行分析，查询函数返回的列表和数据项都不为空，在代码中可以不用进行空指针判断。

现象描述：

这种写法没有问题，只是过于保守了。

// 查询用户函数
public List<UserVO> queryUser(Long id, String name) {
    // 查询用户列表
    List<UserDO> userList = userDAO.query(id, name);
    if (Objects.isNull(userList)) {
        return Collections.emptyList();
    }

    // 转化用户列表
    List<UserVO> voList = new ArrayList<>(userList.size());
    for (UserDO user : userList) {
        // 判断对象为空
        if (Objects.isNull(user)) {
            continue;
        }

        // 添加用户信息
        UserVO vo = new UserVO();
        BeanUtils.copyProperties(user, vo);
        voList.add(vo);
    }

    // 返回用户列表
    return voList;
}

建议方案：

// 查询用户函数
public List<UserVO> queryUser(Long id, String name) {
    // 查询用户列表
    List<UserDO> userList = userDAO.query(id, name);

    // 转化用户列表
    List<UserVO> voList = new ArrayList<>(userList.size());
    for (UserDO user : userList) {
        UserVO vo = new UserVO();
        BeanUtils.copyProperties(user, vo);
        voList.add(vo);
    }

    // 返回用户列表
    return voList;
}

主要收益

  • 避免不必要的空指针判断，精简业务代码处理逻辑，提高业务代码运行效率；
  • 这些不必要的空指针判断，基本属于永远不执行的Death代码，删除有助于代码维护。
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给定一个字符串数组，如何找到其中最长的回文子串？ 要求：编写一个Java函数，输入一个字符串数组，输出其中最长的回文子串。要求时间复杂度为O(n^2)。可以考虑使用动态规划或中心扩展的方法来优化算法。
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