if-else优化重构方案

最近在做代码重构,发现了很多代码的烂味道。其他的不多说,今天主要说说那些又臭又长的if...else要如何重构。

在介绍更更优雅的编程之前,让我们一起回顾一下,不好的if...else代码

一、又臭又长的if...else

废话不多说,先看看下面的代码。

public interface IPay {  
    void pay();  
}  

@Service
publicclass AliaPay implements IPay {  
     @Override
     public void pay() {  
        System.out.println("===发起支付宝支付===");  
     }  
}  

@Service
publicclass WeixinPay implements IPay {  
     @Override
     public void pay() {  
         System.out.println("===发起微信支付===");  
     }  
}  

@Service
publicclass JingDongPay implements IPay {  
     @Override
     public void pay() {  
        System.out.println("===发起京东支付===");  
     }  
}  

@Service
publicclass PayService {  
     @Autowired
     private AliaPay aliaPay;  
     @Autowired
     private WeixinPay weixinPay;  
     @Autowired
     private JingDongPay jingDongPay;  
    
   
     public void toPay(String code) {  
         if ("alia".equals(code)) {  
             aliaPay.pay();  
         } elseif ("weixin".equals(code)) {  
              weixinPay.pay();  
         } elseif ("jingdong".equals(code)) {  
              jingDongPay.pay();  
         } else {  
              System.out.println("找不到支付方式");  
         }  
     }  
}

PayService类的toPay方法主要是为了发起支付,根据不同的code,决定调用用不同的支付类(比如:aliaPay)的pay方法进行支付。

这段代码有什么问题呢?也许有些人就是这么干的。

试想一下,如果支付方式越来越多,比如:又加了百度支付、美团支付、银联支付等等,就需要改toPay方法的代码,增加新的else...if判断,判断多了就会导致逻辑越来越多?

很明显,这里违法了设计模式六大原则的:开闭原则 和 单一职责原则。

开闭原则:对扩展开放,对修改关闭。就是说增加新功能要尽量少改动已有代码。

单一职责原则:顾名思义,要求逻辑尽量单一,不要太复杂,便于复用。

那有什么办法可以解决这个问题呢?

二、消除if...else的锦囊妙计

1、使用注解

代码中之所以要用code判断使用哪个支付类,是因为code和支付类没有一个绑定关系,如果绑定关系存在了,就可以不用判断了。

我们先定义一个注解。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
@Target(ElementType.TYPE)  
public @interface PayCode {  

     String value();    
     String name();  
}

在所有的支付类上都加上该注解:

@PayCode(value = "alia", name = "支付宝支付")  
@Service
publicclass AliaPay implements IPay {  

     @Override
     public void pay() {  
         System.out.println("===发起支付宝支付===");  
     }  
}  


@PayCode(value = "weixin", name = "微信支付")  
@Service
publicclass WeixinPay implements IPay {  

     @Override
     public void pay() {  
         System.out.println("===发起微信支付===");  
     }  
} 


@PayCode(value = "jingdong", name = "京东支付")  
@Service
publicclass JingDongPay implements IPay {  

     @Override
     public void pay() {  
        System.out.println("===发起京东支付===");  
     }  
}

然后增加最关键的类:

@Service
publicclass PayService2 implements ApplicationListener<ContextRefreshedEvent> {  

     privatestatic Map<String, IPay> payMap = null;  
     
     @Override
     public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent contextRefreshedEvent) {  
         ApplicationContext applicationContext = contextRefreshedEvent.getApplicationContext();  
         Map<String, Object> beansWithAnnotation = applicationContext.getBeansWithAnnotation(PayCode.class);  
        
         if (beansWithAnnotation != null) {  
             payMap = new HashMap<>();  
             beansWithAnnotation.forEach((key, value) ->{  
                 String bizType = value.getClass().getAnnotation(PayCode.class).value();  
                 payMap.put(bizType, (IPay) value);  
             });  
         }  
     }  
    
     public void pay(String code) {  
        payMap.get(code).pay();  
     }  
}

PayService2类实现了ApplicationListener接口,这样在onApplicationEvent方法中,就可以拿到ApplicationContext的实例。

我们再获取打了PayCode注解的类,放到一个map中,map中的key就是PayCode注解中定义的value,跟code参数一致,value是支付类的实例。

这样,每次就可以每次直接通过code获取支付类实例,而不用if...else判断了。

如果要加新的支付方法,只需在支付类上面打上PayCode注解定义一个新的code即可。

注意:这种方式的code可以没有业务含义,可以是纯数字,只有不重复就行。

2、动态拼接名称

该方法主要针对code是有业务含义的场景。

@Service
publicclass PayService3 implements ApplicationContextAware {   
     private ApplicationContext applicationContext;  
     privatestaticfinal String SUFFIX = "Pay";  

     @Override
     public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {  
        this.applicationContext = applicationContext;  
     }  

     public void toPay(String payCode) {  
         ((IPay) applicationContext.getBean(getBeanName(payCode))).pay();  
     }  

     public String getBeanName(String payCode) {  
         return payCode + SUFFIX;  
     }  
}

我们可以看到,支付类bean的名称是由code和后缀拼接而成,比如:aliaPay、weixinPay和jingDongPay。

这就要求支付类取名的时候要特别注意,前面的一段要和code保持一致。

调用的支付类的实例是直接从ApplicationContext实例中获取的,默认情况下bean是单例的,放在内存的一个map中,所以不会有性能问题。

特别说明一下,这种方法实现了ApplicationContextAware接口跟上面的ApplicationListener接口不一样,是想告诉大家获取ApplicationContext实例的方法不只一种。

3、模板方法判断

当然除了上面介绍的两种方法之外,spring的源码实现中也告诉我们另外一种思路,解决if...else问题。

我们先一起看看spring AOP的部分源码,看一下DefaultAdvisorAdapterRegistry的wrap方法:

public Advisor wrap(Object adviceObject) throws UnknownAdviceTypeException {  
     if (adviceObject instanceof Advisor) {  
        return (Advisor) adviceObject;  
     }  
     if (!(adviceObject instanceof Advice)) {  
        thrownew UnknownAdviceTypeException(adviceObject);  
     }  
     Advice advice = (Advice) adviceObject;  
     if (advice instanceof MethodInterceptor) {    
        returnnew DefaultPointcutAdvisor(advice);  
     }  
     for (AdvisorAdapter adapter : this.adapters) {  
         if (adapter.supportsAdvice(advice)) {  
             returnnew DefaultPointcutAdvisor(advice);  
         }  
     }  
     thrownew UnknownAdviceTypeException(advice);  
 }

重点看看supportAdvice方法,有三个类实现了这个方法。我们随便抽一个类看看

class AfterReturningAdviceAdapter implements AdvisorAdapter, Serializable {  

     @Override
     public boolean supportsAdvice(Advice advice) {  
        return (advice instanceof AfterReturningAdvice);  
     }  

     @Override
     public MethodInterceptor getInterceptor(Advisor advisor) {  
        AfterReturningAdvice advice = (AfterReturningAdvice) advisor.getAdvice();  
        returnnew AfterReturningAdviceInterceptor(advice);  
     }   
}

该类的supportsAdvice方法非常简单,只是判断了一下advice的类型是不是AfterReturningAdvice。

我们看到这里应该有所启发。

其实,我们可以这样做,定义一个接口或者抽象类,里面有个support方法判断参数传的code是否自己可以处理,如果可以处理则走支付逻辑。

public interface IPay {  
     boolean support(String code);   
     void pay();  
}  

@Service
publicclass AliaPay implements IPay {   
     @Override
     public boolean support(String code) {  
        return"alia".equals(code);  
     }  

     @Override
     public void pay() {  
        System.out.println("===发起支付宝支付===");  
     }  
}  

@Service
publicclass WeixinPay implements IPay {  

     @Override
     public boolean support(String code) {  
        return"weixin".equals(code);  
     }  

     @Override
     public void pay() {  
        System.out.println("===发起微信支付===");  
     }  
}  

@Service
publicclass JingDongPay implements IPay {  
     @Override
     public boolean support(String code) {  
        return"jingdong".equals(code);  
     }  

     @Override
     public void pay() {  
        System.out.println("===发起京东支付===");  
     }  
}

每个支付类都有一个support方法,判断传过来的code是否和自己定义的相等。

@Service
publicclass PayService4 implements ApplicationContextAware, InitializingBean {  

     private ApplicationContext applicationContext;  
     private List<IPay> payList = null;  

     @Override
     public void afterPropertiesSet() throws Exception {  
         if (payList == null) {  
             payList = new ArrayList<>();  
             Map<String, IPay> beansOfType = applicationContext.getBeansOfType(IPay.class);  
             beansOfType.forEach((key, value) -> payList.add(value));  
         }  
     }  

     @Override
     public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {  
        this.applicationContext = applicationContext;  
     }  

     public void toPay(String code) {  
         for (IPay iPay : payList) {  
             if (iPay.support(code)) {  
                iPay.pay();  
             }  
         }  
     }  
}

这段代码中先把实现了IPay接口的支付类实例初始化到一个list集合中,返回在调用支付接口时循环遍历这个list集合,如果code跟自己定义的一样,则调用当前的支付类实例的pay方法。

4.策略+工厂模式

这种方式也是用于code是有业务含义的场景。

策略模式定义了一组算法,把它们一个个封装起来, 并且使它们可相互替换。

工厂模式用于封装和管理对象的创建,是一种创建型模式。

public interface IPay {
    void pay();
}

@Service
publicclass AliaPay implements IPay {

    @PostConstruct
    public void init() {
        PayStrategyFactory.register("aliaPay", this);
    }


    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("===发起支付宝支付===");
    }

}

@Service
publicclass WeixinPay implements IPay {

    @PostConstruct
    public void init() {
        PayStrategyFactory.register("weixinPay", this);
    }

    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("===发起微信支付===");
    }
}

@Service
publicclass JingDongPay implements IPay {

    @PostConstruct
    public void init() {
        PayStrategyFactory.register("jingDongPay", this);
    }

    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("===发起京东支付===");
    }
}

publicclass PayStrategyFactory {

    privatestatic Map<String, IPay> PAY_REGISTERS = new HashMap<>();


    public static void register(String code, IPay iPay) {
        if (null != code && !"".equals(code)) {
            PAY_REGISTERS.put(code, iPay);
        }
    }


    public static IPay get(String code) {
        return PAY_REGISTERS.get(code);
    }
}

@Service
publicclass PayService3 {

    public void toPay(String code) {
        PayStrategyFactory.get(code).pay();
    }
}

这段代码的关键是PayStrategyFactory类,它是一个策略工厂,里面定义了一个全局的map,在所有IPay的实现类中注册当前实例到map中,然后在调用的地方通过PayStrategyFactory类根据code从map获取支付类实例即可。

5.责任链模式

这种方式在代码重构时用来消除if...else非常有效。

责任链模式:将请求的处理对象像一条长链一般组合起来,形成一条对象链。请求并不知道具体执行请求的对象是哪一个,这样就实现了请求与处理对象之间的解耦。

常用的filter、spring aop就是使用了责任链模式,这里我稍微改良了一下,具体代码如下:

public abstractclass PayHandler {

    @Getter
    @Setter
    protected PayHandler next;

    public abstract void pay(String pay);

}

@Service
publicclass AliaPayHandler extends PayHandler {


    @Override
    public void pay(String code) {
        if ("alia".equals(code)) {
            System.out.println("===发起支付宝支付===");
        } else {
            getNext().pay(code);
        }
    }

}

@Service
publicclass WeixinPayHandler extends PayHandler {

    @Override
    public void pay(String code) {
        if ("weixin".equals(code)) {
            System.out.println("===发起微信支付===");
        } else {
            getNext().pay(code);
        }
    }
}

@Service
publicclass JingDongPayHandler extends PayHandler {


    @Override
    public void pay(String code) {
        if ("jingdong".equals(code)) {
            System.out.println("===发起京东支付===");
        } else {
            getNext().pay(code);
        }
    }
}

@Service
publicclass PayHandlerChain implements ApplicationContextAware, InitializingBean {

    private ApplicationContext applicationContext;
    private PayHandler header;


    public void handlePay(String code) {
        header.pay(code);
    }

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = applicationContext;
    }

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        Map<String, PayHandler> beansOfTypeMap = applicationContext.getBeansOfType(PayHandler.class);
        if (beansOfTypeMap == null || beansOfTypeMap.size() == 0) {
            return;
        }
        List<PayHandler> handlers = beansOfTypeMap.values().stream().collect(Collectors.toList());
        for (int i = 0; i < handlers.size(); i++) {
            PayHandler payHandler = handlers.get(i);
            if (i != handlers.size() - 1) {
                payHandler.setNext(handlers.get(i + 1));
            }
        }
        header = handlers.get(0);
    }
}

这段代码的关键是每个PayHandler的子类,都定义了下一个需要执行的PayHandler子类,构成一个链式调用,通过PayHandlerChain把这种链式结构组装起来。

三. 其他的消除if...else的方法

当然实际项目开发中使用if...else判断的场景非常多,上面只是其中几种场景。

下面再列举一下,其他常见的场景。

1.根据不同的数字返回不同的字符串

public String getMessage(int code) {  
     if (code == 1) {  
        return"成功";  
     } elseif (code == -1) {  
        return"失败";  
     } elseif (code == -2) {  
        return"网络超时";  
     } elseif (code == -3) {  
        return"参数错误";  
     }  
     thrownew RuntimeException("code错误");  
}

其实,这种判断没有必要,用一个枚举就可以搞定。

public enum MessageEnum {  
     SUCCESS(1, "成功"),  
     FAIL(-1, "失败"),  
     TIME_OUT(-2, "网络超时"),  
     PARAM_ERROR(-3, "参数错误");  

     privateint code;  
     private String message;  

     MessageEnum(int code, String message) {  
         this.code = code;  
         this.message = message;  
     }  
   
     public int getCode() {  
        returnthis.code;  
     }  

     public String getMessage() {  
        returnthis.message;  
     }  

     public static MessageEnum getMessageEnum(int code) {  
        return Arrays.stream(MessageEnum.values()).filter(x -> x.code == code).findFirst().orElse(null);  
     }  
}

再把调用方法稍微调整一下

public String getMessage(int code) {  
     MessageEnum messageEnum = MessageEnum.getMessageEnum(code);  
     return messageEnum.getMessage();  
}

完美。

2.集合中的判断

上面的枚举MessageEnum中的getMessageEnum方法,如果不用java8的语法的话,可能要这样写

public static MessageEnum getMessageEnum(int code) {  
     for (MessageEnum messageEnum : MessageEnum.values()) {  
         if (code == messageEnum.code) {  
            return messageEnum;  
         }  
     }  
     return null;  
}

对于集合中过滤数据,或者查找方法,java8有更简单的方法消除if...else判断。

public static MessageEnum getMessageEnum(int code) {  
     return Arrays.stream(MessageEnum.values()).filter(x -> x.code == code).findFirst().orElse(null);  
}

3.简单的判断

其实有些简单的if...else完全没有必要写,可以用三目运算符代替,比如这种情况:

public String getMessage2(int code) {  
     if(code == 1) {  
        return "成功";  
     }  
     return "失败";  
}

改成三目运算符:

public String getMessage2(int code) {  
    return code == 1 ? "成功" : "失败";  
}

修改之后代码更简洁一些。

4.Spring中的判断

对于参数的异常,越早被发现越好,在Spring中提供了Assert类,用来帮助我们检测参数是否有效。

以前我们的参数判断一般是下面这样的:

public void save(Integer code,String name) {  
     if(code == null) {
       throw Exception("code不能为空");     
     } else {
         if(name == null) {
             throw Exception("name不能为空");     
         } else {
             System.out.println("doSave");
         }
     }
 }

如果参数非常多的话,if...else语句会很长。

这时如果改成使用Assert类判断,代码会简化很多:

public String save2(Integer code,String name) {      
     Assert.notNull(code,"code不能为空"); 
     Assert.notNull(name,"name不能为空"); 
     System.out.println("doSave");
 }

当然,还有很多其他的场景可以优化if...else,我再这里就不一一介绍了。

感兴趣的朋友可以给我留言,一起探讨和研究一下。

<think>我们正在讨论C++中if-else语句的分支数量控制的最佳实践。根据用户的问题,他/她想知道在C++中if-else语句应该控制多少条分支才合适,以及相关的最佳实践。 首先,我们回顾一下if-else语句的基本结构: 1. 单个if:用于条件成立时执行特定代码块 2. if-else:二选一 3. if-else if-else:多分支选择 在C++中,当分支数量增多时,代码可读性和维护性会下降。因此,我们需要考虑分支数量的阈值以及替代方案。 最佳实践建议: 1. **分支数量阈值**: - 通常,当分支超过3-5个时,就应该考虑重构- 一些编码规范(如Google C++ Style Guide)建议,如果超过5个分支,应该考虑使用switch语句(如果条件允许)或者策略模式等设计模式。 2. **替代方案**: a. **switch语句**:当分支条件为同一变量的不同整型值(包括枚举)时,使用switch语句更清晰。但注意,switch只能用于整型或枚举类型,不能用于字符串或浮点数等。 b. **多态(虚函数)**:如果分支条件是基于对象的类型,可以考虑使用多态,通过虚函数表来分发。 c. **查找表(Lookup Table)**:对于分支较多且每个分支执行的操作是独立的,可以将函数指针或函数对象存储在std::map或std::unordered_map中,通过键值来查找并调用对应的函数。 d. **状态模式或策略模式**:当分支代表不同的状态或策略时,使用设计模式可以更好地分离逻辑。 3. **代码可读性**: - 即使分支数量在可接受范围内,也应尽量保持每个分支的代码简短(通常不超过10行)。 - 如果分支内代码过长,应提取为单独的函数。 4. **性能考虑**: - 对于if-else链,编译器通常会将其优化为二分查找(当分支较多时)或跳转表(类似switch)。但是,如果分支条件出现的频率差异很大,应将高频条件放在前面,以提高平均性能。 - switch语句通常会被优化为跳转表,效率更高(常数时间),而if-else链是线性时间。 5. **其他注意事项**: - 避免深度嵌套:嵌套的if-else会大大降低可读性。可以通过提前返回(return)或使用卫语句(guard clauses)来减少嵌套。 - 使用工厂模式:如果分支是为了创建不同类型的对象,考虑使用工厂模式。 示例: 假设我们有一个处理不同命令的函数,命令类型为字符串: 原始版本(使用if-else): ```cpp void processCommand(const std::string& command) { if (command == "open") { // ... 大量代码 } else if (command == "close") { // ... 大量代码 } else if (command == "save") { // ... 大量代码 } // ... 可能还有更多 } ``` 重构版本(使用查找表): ```cpp using CommandHandler = void (*)(); void openHandler() { /* ... */ } void closeHandler() { /* ... */ } void saveHandler() { /* ... */ } std::unordered_map<std::string, CommandHandler> commandMap = { {"open", openHandler}, {"close", closeHandler}, {"save", saveHandler} }; void processCommand(const std::string& command) { auto it = commandMap.find(command); if (it != commandMap.end()) { it->second(); } else { // 默认处理 } } ``` 总结: - 分支数量:建议控制在5个以内。 - 超过5个时,考虑使用switch(如果条件允许)或重构为查找表、多态等。 - 保持分支内的代码简短,避免嵌套过深。 相关问题: 1. 在C++中,switch语句和if-else链在性能上有何差异? 2. 如何通过设计模式来避免复杂的条件分支? 3. 在C++中,如何实现基于字符串的switch功能? 4. 什么是卫语句(guard clauses)?如何用它来简化条件逻辑? 5. 在C++中,如何利用多态来替代条件分支? 注意:在回答中,我们引用了用户提供的参考内容,但主要依据C++最佳实践。</think>在 C++ 中,控制 `if-else` 语句的分支数量是代码可读性和性能优化的关键。以下是分支控制的最佳实践: ### 一、分支数量建议 1. **基础原则**: - **3-5 个分支**:优先使用 `if-else` 链,结构清晰且编译器易优化[^3] - **>5 个分支**:建议重构为其他结构(如 `switch` 或策略模式) - **>10 个分支**:必须重构,否则会显著降低可读性和维护性[^1] 2. **性能影响**: | 分支数量 | 编译器优化方式 | 时间复杂度 | 适用场景 | |----------|----------------------|------------|------------------------| | ≤5 | 条件重排+分支预测 | $O(1)$ | 高频接口检查[^3] | | 6-10 | 二分查找优化 | $O(\log n)$| 中等规模状态机 | | >10 | 线性扫描 | $O(n)$ | 需重构 | ### 二、优化策略(当分支 >5 时) #### 1. 改用 `switch`(仅限整型) ```cpp // 仅支持整型/枚举 switch(static_cast<int>(mode)) { case 0: /* 处理 */ break; case 1: /* 处理 */ break; // ... 其他 case default: /* 兜底 */; } ``` **优势**:编译器生成跳转表,时间复杂度 $O(1)$[^1] #### 2. 映射表优化(支持复杂类型) ```cpp std::unordered_map<std::string, std::function<void()>> handlers{ {"start", []{ /* 逻辑 */ }}, {"stop", []{ /* 逻辑 */ }}, // ... 添加更多分支 }; if (auto it = handlers.find(cmd); it != handlers.end()) { it->second(); // 调用对应函数 } else { // 默认处理 } ``` **优势**:哈希查找 $O(1)$,易扩展[^1] #### 3. 多态替代 ```cpp class IHandler { public: virtual void execute() = 0; }; class StartHandler : public IHandler { /* 实现 */ }; class StopHandler : public IHandler { /* 实现 */ }; // 工厂创建对象 std::unique_ptr<IHandler> createHandler(CmdType cmd) { switch(cmd) { case CmdType::Start: return std::make_unique<StartHandler>(); // ... } } ``` **优势**:符合开闭原则,新增分支无需修改主逻辑 ### 三、可读性最佳实践 1. **高频分支前置**:将常见条件放在链首加速匹配 ```cpp if (高频条件) { ... } else if (中频) { ... } // 减少平均比较次数 else { ... } ``` 2. **避免嵌套深度**: - 使用卫语句 (Guard Clauses) 扁平化结构[^2] ```cpp // 坏:深层嵌套 if (cond1) { if (cond2) { /* 逻辑 */ } } // 好:卫语句 if (!cond1) return; // 提前退出 if (!cond2) return; /* 主逻辑 */ ``` 3. **三元运算符简化**: ```cpp // 简单二选一场景 result = (count > 0) ? "Positive" : "Negative"; ``` ### 四、重构阈值参考 | 分支数量 | 处理方案 | 风险提示 | |----------|---------------------------|--------------------------| | 1-3 | 直接 `if-else` | 无风险 | | 4-6 | `else if` 链 | 注意条件顺序[^3] | | 7-10 | `switch` 或映射表 | 避免 `switch` 类型不匹配 | | >10 | 必须用多态或策略模式重构 | 否则维护成本指数级增长 | > 通过编译器测试:当 `if-else` 链超过 5 个分支时,GCC/Clang 会尝试优化为二分查找,但超过 10 个分支后优化收益急剧下降[^1]。
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