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### Introduce Null Object(引入Null 对象) 你需要再三检查「某物是否为null value」。 将null value (无效值)替换为null object(无效物)。 ~~~ if (customer == null) plan = BillingPlan.basic(); else plan = customer.getPlan(); ~~~ => ![](https://box.kancloud.cn/2016-08-15_57b1b5aa3516f.gif) **动机(Motivation)** 多态(polymorphism )的最根本好处在于:你不必再向对象询问「你是什么型别」 而后根据得到的答案调用对象的某个行为——你只管调用该行为就是了,其他的一切多态机制会为你安排妥当。当你的某个值域内容是null value 时,多态可扮演另一个较不直观(亦较不为人所知)的用途。让我们先听听Ron Jeffries 的故事。 Ron Jeffries 我们第一次使用Null Object 模式,是因为Rih Garzaniti 发现,系统在对对象发送一个消息之前,总要检査对象是否存在,这样的检査出现很多次。我们可能会向一个对象索求它所相关的Person 对象,然后再问那个对象是否为null 。如果对象的确存在,我们才能调用它的rate() 函数以查询这个人的薪资级别。我们在好些地方都是这样做的, 造成的重复代码让我们很烦心。 所以.我们编写了一个MissingPerson class,让它返回 '0' 薪资等级(我们把null objects 称为missing object(虚构对象)。很快地MissingPerson 就有了很多函数,rate() 自然是其中之一。如今我们的系统有超过80个null object classes。 我们常常在显示信息的时候使用null object。例如我们想要显示一个Person 对象信息,它大约有20个instance 变量。如果这些变量可被设为null,那么打印一个Person 对象的工作将非常复杂。所以我们不让instance 变量被设为null ,而是插入各式各样的null objects ——它们都知道如何正常(正确地)显示自己。这样,我们就可以摆脱大量代码。 我们对null object 的最聪明运用,就是拿它来表示不存在的Gemstone session。我们使用Gemstone 数据库来保存成品(程序代码),但我们更愿息在没有数据库的情况下进行开发,毎过一周左右再把新码放进Gemstone 数据库。然而在代码的某些地方,我们必须登录(log in)一个Gemstone session。当我们没有Gemstone 数据库时,我们就仅仅安插一个miss Gemstone session,其接口和真正的Gemstone session 一模一样,使我们无需判断数据库是否存在,就可以进行开发和测试。 null object 的另一个用途是表现出「虚构的箱仓」(missing bin)。所谓「箱仓],这里是指群集(collection),用来保存某些薪资值,并常常谣要对各个薪资值进行加和或遍历。如果某个箱仓不存在,我们就给出一个虚构的箱仓对象,其行为和一个空箱仓(empty bin)一样;这个虚构箱仓知道自己其实不带任何数据,总值为0。通过这种作法,我们就不必为上千位员工每人产生数十来个空箱(empty bins)对象了。 使用null objects 有个非常有趣的性质:好事绝对不会因为null objects 而「被破坏」。由于null objects 对所有外界请求的响应,都像real objects 的响应一样,所以系统行为总是正常的。但这并非总是好事,有吋会造成问题的侦测和查找上的困难,因为从来没有任何东西被破坏。当然,只要认真检查一下,你就会发现null objects 有时出现在不该出现的地方。 请记住:null objects 一定是常量,它们的任何成分都不会发生变化。因此我们可以使用Singleton 模式[Gang of Four]来实现它们。例如不管任何时候,只要你索求一个MissingPerson 对象,你得到的一定是MissingPerson 的惟一实体。 关于Null Object 模式,你可以在Woolf [Woolf] 中找到更详细的介绍。 **作法(Mechanics)** - 为source class 建立一个subclass ,使其行为像source class 的null 版本。在source class 和null class 中都加上isNull() 函数,前者的isNull() 应该返回false,后者的isNull() 应该返回true。 - 下面这个办法也可能对你有所帮助:建立一个nullable 接口,将isNull() 函数放在其中,让source class 实现这个接口。 - 另外,你也可以创建一个testing 接口,专门用来检查对象是否为null。 - 编译。 - 找出所有「索求source object 却获得一个null 」的地方。修改这些地方,使它们改而获得一个null object。 - 找出所有「将source object 与null 做比较」的地方。修改这些地方,使它们调用isNull() 函数。 - 你可以每次只处理一个source object 及其客户程序,编译并测试后, 再处理另一个source object 。 - 你可以在「不该再出现null value」的地方放上一些assertions(断言), 确保null 的确不再出现。这可能对你有所帮助。 - 编译,测试。 - 找出这样的程序点:如果对象不是null ,做A动作,否则做B 动作。 - 对于每一个上述地点,在null class 中覆写A动作,使其行为和B 动作相同。 - 使用上述的被覆写动作(A),然后删除「对象是否等于null」的条件测试。编译并测试。 **范例:(Example)** —家公用事业公司的系统以Site 表示地点(场所)。庭院宅等和集合公寓(apartment)都使用该公司的服务。任何时候每个地点都拥有(或说都对应于)一个顾客,顾客信息以Customer 表示: ~~~ class Site... Customer getCustomer() { return _customer; } Customer _customer; ~~~ Customer 有很多特性,我们只看其中三项: ~~~ class Customer... public String getName() {...} public BillingPlan getPlan() {...} public PaymentHistory getHistory() {...} ~~~ 本系统又以PaymentHistory 表示顾客的付款记录,它也有它自己的特性: ~~~ public class PaymentHistory... int getWeeksDelinquentInLastYear() ~~~ 上面的各种取值函数(getter)允许客户取得各种数据。但有时候一个地点的顾客搬走了,新顾客还没搬进来,此时这个地点就没有顾客。由于这种情况有可能发生,所以我们必须保证Customer 的所有用户都能够处理「Customer 对象等于null」的情况。下面是一些示例片段: ~~~ Customer customer = site.getCustomer(); BillingPlan plan; if (customer == null) plan = BillingPlan.basic(); else plan = customer.getPlan(); ... String customerName; if (customer == null) customerName = "occupant"; else customerName = customer.getName(); ... int weeksDelinquent; if (customer == null) weeksDelinquent = 0; else weeksDelinquent = customer.getHistory().getWeeksDelinquentInLastYear(); ~~~ 这个系统中可能使用许多Site 和Customer ,它们都必须检查Customer 对象是否等于null ,而这样的检查完全是重复的。看来是使用null object 的时候了。 首先新建一个NullCustomer ,并修改Customer ,使其支持「对象是否为null」的检查: ~~~ class NullCustomer extends Customer { public boolean isNull() { return true; } } class Customer... public boolean isNull() { return false; } protected Customer() {} //needed by the NullCustomer ~~~ 如果你无法修改Customer ,你可以建立一个新的testing 接口。 如果你喜欢,也可以新建一个接口,昭告大家「这里使用了null object 」: ~~~ interface Nullable { boolean isNull(); } class Customer implements Nullable ~~~ 我还喜欢加入一个factory method,专门用来创建NullCustomer 对象。这样一来,用户就不必知道null class 的存在了: ~~~ class Customer... static Customer newNull() { return new NullCustomer(); } ~~~ 接下来的部分稍微有点麻烦。对于所有「返回null」的地方,我都要将它改为「返回null object」,此外我还要把foo==null这样的检查替换成foo.isNull()。我发现下列办法很有用:查找所有『索求Customer 对象」的地方,将它们都加以修改, 使它们不能返回null ,改而返回一个NullCustomer 对象。 ~~~ class Site... Customer getCustomer() { return (_customer == null) ? Customer.newNull(): _customer; } ~~~ 另外,我还要修改所有「使用Customer 对象」的地方,让它们以isNull() 函数进行检查,不再使用"== null"”检查方式。 ~~~ Customer customer = site.getCustomer(); BillingPlan plan; if (customer.isNull()) plan = BillingPlan.basic(); else plan = customer.getPlan(); ... String customerName; if (customer.isNull()) customerName = "occupant"; else customerName = customer.getName(); ... int weeksDelinquent; if (customer.isNull()) weeksDelinquent = 0; else weeksDelinquent = customer.getHistory().getWeeksDelinquentInLastYear(); ~~~ 毫无疑问,这是本项重构中最需要技巧的部分。对于每一个需要替换的「可能等于null」的对象,我都必须找到「它是否等于null」的所有检查动作,并逐一替换。 如果这个对象被传播到很多地方,追踪起来就很困难。上述范例中,我必须找出每一个型别为Customer 的变量,以及它们被使用的地点。很难将这个过程分成更小的步骤。有时候我发现「可能等于null」的对象只在某几处被用到,那么替换工作比较简单。但是大多数时候我必须做大量替换工作。还好,撤销这些替换并不困难,因为我可以不太困难地找出对isNull() 的调用动作,但这毕竟也是很零乱很恼人 的。 这个步骤完成之后,如果编译和测试都顺利通过,我就可以宽心地露出笑容了。接下来的动作比较有趣。到目前为止,使用isNull() 函数尚未带来任何好处。只有当我把相关行为移到NullCustomer class 中并去除条件式之后,我才能得到切实的利益。我可以逐一将各种行为(函数)移过去。首先从「取得顾客名称」这个函数开始。此时的客户端代码大约如下: ~~~ String customerName; if (customer.isNull()) customerName = "occupant"; else customerName = customer.getName(); ~~~ 首先为NullCustomer 加入一个合适的函数,通过这个函数来取得顾客名称: ~~~ class NullCustomer... public String getName(){ return "occupant"; } ~~~ 现在,我可以去掉条件代码了: ~~~ String customerName = customer.getName(); ~~~ 接下来我以相同手法处理其他函数,使它们对相应查询做出合适的响应。此外我还可以对「修改函数」(modifiers)做适当的处理。于是下面这样的客户端程序: ~~~ if (! customer.isNull()) customer.setPlan(BillingPlan.special()); ~~~ 就变成了这样: ~~~ customer.setPlan(BillingPlan.special()); class NullCustomer... public void setPlan (BillingPlan arg) {} ~~~ 请记住:只有当大多数客户代码都要求null object 做出相同响应时,这样的行为搬移才有意义。注意我说的是「大多数」而不是「所有」。任何用户如果需要null object 作出不同响应,他仍然可以使用isNull() 函数来测试。只要大多数客户端都要求null object 做出相同响应,他们就可以调用缺省的null 行为,而你也就受益匪浅了。 上述范例略带差异的某种情况是,某些客户端使用Customer 函数的运算结果: ~~~ if (customer.isNull()) weeksDelinquent = 0; else weeksDelinquent = customer.getHistory().getWeeksDelinquentInLastYear(); ~~~ 我可以新建一个NullPaymentHistory class,用以处理这种情况: ~~~ class NullPaymentHistory extends PaymentHistory... int getWeeksDelinquentInLastYear() { return 0; } ~~~ 并修改NullCustomer,让它返回一个NullPaymentHistory 对象: ~~~ class NullCustomer... public PaymentHistory getHistory() { return PaymentHistory.newNull(); } ~~~ 然后,我同样可以删除这一行条件代码: ~~~ int weeksDelinquent = customer.getHistory().getWeeksDelinquentInLastYear(); ~~~ 你常常可以看到这样的情况:null objects 会返回其他null objects 。 **范例:另一种做法,Testing Interface** 除了定义isNull() 之外,你也可以建立一个用以检查「对象是否为null」的接口。 使用这种办法,必须新建一个Null 接口,其中不定义任何函数: ~~~ interface Null {} ~~~ 然后,让null object 实现Null 接口: ~~~ class NullCustomer extends Customer implements Null... ~~~ 然后,我就可以用instanceof 操作符检查对象是否为null : ~~~ aCustomer instanceof Null ~~~ 通常我尽量避免使用instanceof 操作符,但在这种情况下,使用它是没问题的。而且这种作法还有另一个好处:不需要修改Customer 。这么一来即使无法修改Customer 源码,我也可以使用null object 。 其他特殊情况 使用本项重构时,你可以有数种不同的null objects ,例如你可以说「没有顾客」(新建的房子和暂时没人住的房子)和「不知名顾客」(有人住,但我们不知道是谁) 这两种情况是不同的。果真如此,你可以针对不同的情况建立不同的null class。有时候null objects 也可以携带数据,例如不知名顾客的使用记录等等,于是我们可以在查出顾客姓名之后将帐单寄给他。 本质上来说,这是一个比Null Object 模式更大的模式:Special Case 模式。所谓special case class(特例类)是某个class 的特殊情况,有着特殊的行为。因此表示「不知名顾客」的UnknowCustomer 和表示「没有顾客」的NoCustomer 都是Customer 的特例。你经常可以在表示数量的classes 中看到这样的「特例类」,例如Java 浮点数有「正无穷大」、「负无穷大」和「非数量」(NaN)等特例。special case class(特例类)的价值是:它们可以降低你的「错误处理」开销。例如浮点运算决不会抛出异常。如果你对NaN做浮点运算,结果也会是个NaN。这和「null object 的访问函数通常返回另一个null object 」是一样的道理。