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### Introduce Assertion(引入断言) 某一段代码需要对程序状态(state)做出某种假设。 以assertion(断言)明确表现这种假设。 ~~~ double getExpenseLimit() { // should have either expense limit or a primary project return (_expenseLimit != NULL_EXPENSE) ? _expenseLimit: _primaryProject.getMemberExpenseLimit(); } ~~~ => ~~~ double getExpenseLimit() { Assert.isTrue (_expenseLimit != NULL_EXPENSE || _primaryProject != null); return (_expenseLimit != NULL_EXPENSE) ? _expenseLimit: _primaryProject.getMemberExpenseLimit(); } ~~~ **动机(Motivation)** 常常会有这样一段代码:只有当某个条件为真时,该段代码才能正常运行。例如「平方报计算」只对正值才能进行(译注:这里没考虑复数与虚数),又例如某个对象 可能假设其值域(fields)至少有一个不等于null。 这样的假设通常并没有在代码中明确表现出来,你必须阅读整个算法才能看出。有时程序员会以注释写出这样的假设。而我要介绍的是一种更好的技术:使用assertion(断言)明确标明这些假设。 assertion 是一个条件式,应该总是为真。如果它失败,表示程序员犯了错误。因此assertion的失败应该导致一个unchecked exception[7](不可控异常〕。Assertions 绝对不能被系统的其他部分使用。实际上程序最后成品往往将assertions 统统删除。因此,标记「某些东西是个assertion」是很重要的。 [7]译注:所谓unchecked exception 是指「未曾于函数签名式(signature)中列出」的异常。 Assertions 可以作为交流与调试的辅助。在交流(沟通〕的角度上,assertions 可以帮助程序阅读者理解代码所做的假设;在调试的角度上,assertions 可以在距离「臭虫」最近的地方抓住它们。当我编写自我测试代码的时候,我发现,assertions 在调试方面的帮助变得不那么重要了,但我仍然非常看重它们在交流方面的价值。 **作法(Mechanics)** 如果程序员不犯错,assertions 就应该不会对系统运行造成任何影响,所以加入assertions 永远不会影响程序的行为。 - 如果你发现代码「假设某个条件始终(必须)为真],就加入一个assertion 明确说明这种情况。 - 你可以新建一个Assert class,用于处理各种情况下的assertions 。 注意,不要滥用assertions 。请不要使用它来检查你「认为应该为真」的条件,请只使用它来检查「一定必须为真」的条件。滥用assertions 可能会造成难以维护的重复逻辑。在一段逻辑中加入assertions 是有好处的,因为它迫使你重新考虑这段代 码的约束条件。如果「不满足这些约朿条件,程序也可以正常运行」,assertions 就不会带给你任何帮助,只会把代码变得混乱,并且有可能妨碍以后的修改。 你应该常常问自己:如果assertions 所指示的约束条件不能满足,代码是否仍能正常运行?如果可以,就把assertions 拿掉。 另外,还需要注意assertions 中的重复代码。它们和其他任何地方的重复代码一样不好闻。你可以大胆使用Extract Method 去掉那些重复代码。 **范例:(Example)** 下面是一个简单例子:开支(经费)限制。后勤部门的员工每个月有固定的开支限额;业务部门的员工则按照项目的开支限额来控制自己的开支。一个员工可能没有开支额度可用,也可能没有参与项目,但两者总得要有一个(否则就没有经费可用 了)。在开支限额相关程序中,上述假设总是成立的,因此: ~~~ class Employee... private static final double NULL_EXPENSE = -1.0; private double _expenseLimit = NULL_EXPENSE; private Project _primaryProject; double getExpenseLimit() { return (_expenseLimit != NULL_EXPENSE) ? _expenseLimit: _primaryProject.getMemberExpenseLimit(); } boolean withinLimit (double expenseAmount) { return (expenseAmount <= getExpenseLimit()); } ~~~ 这段代码包含了一个明显假设:任何员工要不就参与某个项目,要不就有个人开支限额。我们可以使用assertion 在代码中更明确地指出这一点: ~~~ double getExpenseLimit() { Assert.isTrue (_expenseLimit != NULL_EXPENSE || _primaryProject != null); return (_expenseLimit != NULL_EXPENSE) ? _expenseLimit: _primaryProject.getMemberExpenseLimit(); } ~~~ 这条assertion 不会改变程序的任何行为。另一方面,如果assertion中的条件不为真,我就会收到一个运行期异常:也许是在withinLimit() 函数中抛出一个空指针(null pointer)异常,也许是在Assert.isTrue() 函数中抛出一个运行期异常。有时assertion 可以帮助程序员找到臭虫,因为它离出错地点很近。但是,更多时候,assertion 的价值在于:帮助程序员理解代码正确运行的必要条件。 我常对assertion 中的条件式使用Extract Method ,也许是为了将若干地方的重复码提炼到同一个函数中,也许只是为了更清楚说明条件式的用途。 在Java 中使用assertions 有点麻烦:没有一种简单机制可以协助我们插入这东西[8]。 assertions 可被轻松拿掉,所以它们不可能影响最终成品的性能。编写一个辅助类(例如Assert class)当然有所帮助,可惜的是assertions 参数中的任何表达式不论什么情况都一定会被执行一遍。阻止它的惟一办法就是使用类似下面的手法: [8[译注:J2SE1.4已经支持assert语句。 ~~~ double getExpenseLimit() { Assert.isTrue (Assert.ON && (_expenseLimit != NULL_EXPENSE || _primaryProject != null)); return (_expenseLimit != NULL_EXPENSE) ? _expenseLimit: _primaryProject.getMemberExpenseLimit(); } ~~~ 或者是这种手法: ~~~ double getExpenseLimit() { if (Assert.ON) Assert.isTrue (_expenseLimit != NULL_EXPENSE || _primaryProject != null); return (_expenseLimit != NULL_EXPENSE) ? _expenseLimit: _primaryProject.getMemberExpenseLimit(); } ~~~ 如果Assert.ON 是个常量,编译器(译注:而非运行期间)就会对它进行检查; 如果它等于false ,就不再执行条件式后半段代码。但是,加上这条语句实在有点丑陋,所以很多程序员宁可仅仅使用Assert.isTrue() 函数,然后在项目结束前以过滤程序滤掉使用assertions 的每一行代码(可以使用Perl 之类的语言来编写这样 的过滤程序)。 Assert class应该有多个函数,函数名称应该帮助程序员理解其功用。除了isTrue() 之外,你还可以为它加上equals() 和shouldNeverReachHere() 等函数。 # 章节十 简化函数调用 在对象技术中,最重要的概念莫过于「接口」(interface)。容易被理解和被使用的接口,是开发良好面向对象软件的关键。本章将介绍「使接口变得更简洁易用」 的重构手法。 最简单也最重要的一件事就是修改函数名称。「名称」是程序写作者与阅读者交流的关键工具。只要你能理解一段程序的功能,就应该大胆地使用Rename Method 将你所知道的东西传达给其他人。另外,你也可以(并且应该)在适当时机修改变量名称和class 名称。不过,总体来说,「修改名称」只是相对比较简单 的文本替换功夫,所以我没有为它们提供单独的重构项目。 函数参数在「接口」之中扮演十分重要的角色。 Add Parameter 和Remove Parameter 都是很常见的重构手法。初始接触面向对象技术的程序员往往使用很长的参数列(parameter lists),这在其他开发环境中是很典型的方式。但是, 使用对象技术,你可以保持参数列的简短,以下有一些相关的重构可以帮助你缩短参数列。如果来自同一对象的数个值被当作参数传递,你可以运用 Preserve Whole Object 将它们替换为单一对象,从而缩短参数列。如果此前并不存在这样一个对象,你可以运用Introduce Parameter Object将它创建出来。如果函数参数来自该函数可取用的一个对象,则可以使用 Replace Parameter with Method 避免传递参数。如果某些参数被用来在条件式中做选择依据,你可以实施 Replace Parameter with Explicit Methods。另外,你还可以使用Parameterize Method 为数个相似函数添加参数,将它们合并到一起。 关于缩减参数列的重构手法,Doug Lea 对我提出了一个警告:并发编程(con-current programming)往往需要使用较长的参数列,因为这样你可以保证传递给函数的参数都是不可被修改的,就像内置型对象和value object 一定地不可变。通常,你可以使用不可变对象(immutable object)取代这样的长参数列,但另一方面你也必须对此类重构保持谨慎。 多年来我一直坚守一个很有价值的习惯:明确地将「修改对象状态」的函数(修改函数,modifiers)和「查询对象状态」的函数(查询函数,queries)分开设计。不知道多少次,我因为将这两种函数混在一起而麻烦缠身;不知道多少次,我看到别 人也因为同样的原因而遇到同样的麻烦。因此,如果我看到这两种函数混在一起, 我就使用 Separate Query from Modifier 将它们分开。 良好的接口只向用户展现必须展现的东西。如果一个接口暴露了过多细节,你可以将不必要暴露的东西隐藏起来,从而改进接口的质量。毫无疑问,所有数据都应该隐藏起来(希望你不需要我来告诉你这一点),同时,所有可以隐藏的函数都应该被隐藏起来。进行重构时,你往往需要暂时暴露某些东西,最后再以 Hide Method 和Remove Setting Method 将它们隐藏起来。 构造函数(constructors)是Java 和C++ 中特别麻烦的一个东西,因为它强迫你必须知道「待建对象」属于哪一个class ,而你往往并不需要知道这一点。你可以使用Replace Constructor with Factory Method 避免了解这「被迫了解的一点」。 转型(casting)是Java 程序员心中另一处永远的痛。你应该尽量使用Encapsulate Downcast 将「向下转型动作」封装隐藏起来,避免让class 用户做那种动作。 和许多现代编程语言一样,Java 也有异常处理(exception-handing)机制,这使得错误处理(error handling)相对容易一些。不习惯使用异常的程序员,往往会以错误代码(error code)表示程序遇到的麻烦。你可以使用Replace Error Code with Exception 来运用这些崭新的异常特性。但有时候异常也并不是最合适的选择,你应该实施Replace Exception with Test 先测试一番。