简单易懂的多态重构实践

1 动机

复杂的条件逻辑是编程中最难理解的东西之一，因此我一直在寻求给条件逻辑添加结构。很多时候，我发现可以将条件逻辑拆分到不同的场景（或者叫高阶用例），从而拆解复杂的条件逻辑。这种拆分有时用条件逻辑本身的结构就足以表达，但使用类和多态能把逻辑的拆分表述得更清晰。

2 常见场景

2.1 构造一组类型，每个类型处理各自的一种条件逻辑

例如，我会注意到，图书、音乐、食品的处理方式不同，这是因为它们分属不同类型的商品。

最明显的征兆就是有好几个函数都有基于类型代码的switch语句。若果真如此，我就可以针对switch语句中的每种分支逻辑创建一个类，用多态来承载各个类型特有的行为，从而去除重复的分支逻辑。

2.2 有一个基础逻辑，在其上又有一些变体

基础逻辑可能是最常用的，也可能是最简单的。我可把基础逻辑放进超类，这样我可以首先理解这部分逻辑，暂时不管各种变体，然后我可以把每种变体逻辑单独放进一个子类，其中的代码着重强调与基础逻辑的差异。

多态是面向对象编程的关键特性之一，但也很容易被滥用。有人争论说所有条件逻辑都应该用多态取代，我不赞同这种观点。我的大部分条件逻辑只用到了基本的条件语句——if/else和switch/case，无需劳师动众地引入多态。但如果发现如前所述的复杂条件逻辑，多态是改善这种情况的有力工具。

做法

• 如果现有的类尚不具备多态行为，就用工厂函数创建之，令工厂函数返回恰当的对象实例。
• 在调用方代码中使用工厂函数获得对象实例。
• 将带有条件逻辑的函数移到超类中。
• 如果条件逻辑还未提炼至独立的函数，首先对其使用【提炼函数】
• 任选一个子类，在其中建立一个函数，使之覆写超类中容纳条件表达式的那个函数。将与该子类相关的条件表达式分支复制到新函数中，并对它进行适当调整。
• 重复上述过程，处理其他条件分支。

在超类函数中保留默认情况的逻辑。或者，如果超类应该是抽象的，就把该函数声明为abstract，或在其中直接抛出异常，表明计算责任都在子类中。

案例

有群鸟，想知道这些鸟飞得有多快，以及它们的羽毛是啥样：

package com.javaedge.refactor.condition;

import lombok.Getter;

import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Objects;
import java.util.function.Function;
import java.util.stream.Collectors;

/**
 * @author JavaEdge
 * @date 2022/4/10
 */
@Getter
public class Bird {

    private Objects plumages;
    private String name;
    private String type;
    private int numberOfCoconuts;
    private boolean isNailed;
    private int voltage;

    public Map plumages(List<Bird> birds) {
        return birds.stream().collect(Collectors.toMap(Bird::getPlumages, Function.identity()));
    }

    public Map speeds(List<Bird> birds) {
        return birds.stream().collect(Collectors.toMap(Bird::getName, airSpeedVelocity(b)));
    }

    public String plumage(Bird bird) {
        switch (bird.type) {
            case "EuropeanSwallow":
                return "average";
            case "AfricanSwallow":
                return (bird.numberOfCoconuts > 2) ? "tired" : "average";
            case "NorwegianBlueParrot":
                return (bird.voltage > 100) ? "scorched" : "beautiful";
            default:
                return "unknown";
        }
    }

    public Integer airSpeedVelocity(Bird bird) {
        switch (bird.type) {
            case "EuropeanSwallow":
                return 35;
            case "AfricanSwallow":
                return 40 - 2 * bird.numberOfCoconuts;
            case "NorwegianBlueParrot":
                return (bird.isNailed) ? 0 : 10 + bird.voltage / 10;
            default:
                return null;
        }
    }
}

有两个不同的操作，其行为都随着“鸟的类型”发生变化，因此可以创建出对应的类，用多态来处理各类型特有的行为。

先对airSpeedVelocity和plumage两个函数使用【函数组合成类】。

package com.javaedge.refactor.condition;

import lombok.Getter;

/**
 * @author JavaEdge
 * @date 2022/4/10
 */
@Getter
public class Test {

    private Bird bird;

    public String plumages() {
        return bird.getPlumage();
    }

    public int speeds() {
        return bird.airSpeedVelocity();
    }
}


package com.javaedge.refactor.condition;

import lombok.Getter;
import lombok.NoArgsConstructor;

import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Objects;
import java.util.function.Function;
import java.util.stream.Collectors;

/**
 * @author JavaEdge
 * @date 2022/4/10
 */
@Getter
@NoArgsConstructor
public class Bird {

    private Objects plumages;
    private String name;
    private String type;
    private int numberOfCoconuts;
    private boolean isNailed;
    private int voltage;

    Bird Bird(Bird bird) {
        return new Bird();
    }


    public String getPlumage() {
        switch (this.type) {
            case "EuropeanSwallow":
                return "average";
            case "AfricanSwallow":
                return (this.numberOfCoconuts > 2) ? "tired" : "average";
            case "NorwegianBlueParrot":
                return (this.voltage > 100) ? "scorched" : "beautiful";
            default:
                return "unknown";
        }
    }

    public Integer airSpeedVelocity() {
        switch (this.type) {
            case "EuropeanSwallow":
                return 35;
            case "AfricanSwallow":
                return 40 - 2 * this.numberOfCoconuts;
            case "NorwegianBlueParrot":
                return (this.isNailed) ? 0 : 10 + this.voltage / 10;
            default:
                return null;
        }
    }
}

然后针对每种鸟创建一个子类，用一个工厂函数来实例化合适的子类对象。

package com.javaedge.refactor.condition;

import lombok.Getter;
import lombok.NoArgsConstructor;

import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Objects;
import java.util.function.Function;
import java.util.stream.Collectors;

/**
 * @author JavaEdge
 * @date 2022/4/10
 */
@Getter
@NoArgsConstructor
public class Bird {

    private Objects plumages;
    private String name;
    private String type;
    private int numberOfCoconuts;
    private boolean isNailed;
    private int voltage;

    public Bird(Bird bird) {
    }

    public String getPlumage() {
        switch (this.type) {
            case "EuropeanSwallow":
                return "average";
            case "AfricanSwallow":
                return (this.numberOfCoconuts > 2) ? "tired" : "average";
            case "NorwegianBlueParrot":
                return (this.voltage > 100) ? "scorched" : "beautiful";
            default:
                return "unknown";
        }
    }

    public Integer airSpeedVelocity() {
        switch (this.type) {
            case "EuropeanSwallow":
                return 35;
            case "AfricanSwallow":
                return 40 - 2 * this.numberOfCoconuts;
            case "NorwegianBlueParrot":
                return (this.isNailed) ? 0 : 10 + this.voltage / 10;
            default:
                return null;
        }
    }

    public String plumage(Bird bird) {
        return createBird(bird).getPlumage();
    }

    public Integer airSpeedVelocity(Bird bird) {
        return createBird(bird).airSpeedVelocity();
    }

    public Bird createBird(Bird bird) {
        switch (bird.type) {
            case "EuropeanSwallow":
                return new EuropeanSwallow(bird);
            case "AfricanSwallow":
                return new AfricanSwallow(bird);
            case "NorwegianBlueParrot":
                return new NorwegianBlueParrot(bird);
            default:
                return new Bird(bird);
        }
    }


}

class EuropeanSwallow extends Bird {
    public EuropeanSwallow(Bird bird) {
    }
}

class AfricanSwallow extends Bird {
    public AfricanSwallow(Bird bird) {

    }
}

class NorwegianBlueParrot extends Bird {
    public NorwegianBlueParrot(Bird bird) {

    }
}

现在我已经有了需要的类结构，可以处理两个条件逻辑了。先从plumage函数开始，我从switch语句中选一个分支，在适当的子类中覆写这个逻辑。

class EuropeanSwallow extends Bird {
    public EuropeanSwallow(Bird bird) {
    }

    @Override
    public String getPlumage() {
        return "average";
    }

    @Override
    public Integer airSpeedVelocity() {
        return 35;
    }
}

class AfricanSwallow extends Bird {
    private int numberOfCoconuts;

    public AfricanSwallow(Bird bird) {

    }

    @Override
    public String getPlumage() {
        return (this.numberOfCoconuts > 2) ? "tired" : "average";
    }

    @Override
    public Integer airSpeedVelocity() {
        return 40 - 2 * this.numberOfCoconuts;
    }
}

class NorwegianBlueParrot extends Bird {
    private int voltage;
    private boolean isNailed;

    public NorwegianBlueParrot(Bird bird) {

    }

    @Override
    public String getPlumage() {
        return (this.voltage > 100) ? "scorched" : "beautiful";
    }

    @Override
    public Integer airSpeedVelocity() {
        return (this.isNailed) ? 0 : 10 + this.voltage / 10;
    }
}

父类函数保留下来处理默认情况。

public String getPlumage() {
  return "unknown";
}