一些实用的有助于提高代码质量的建议。
提取通用处理逻辑
注解、反射和动态代理是 Java 语言中的利器,使用得当的话,可以大大简化代码编写,并提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。
我们可以利用 注解 + 反射 和 注解+动态代理 来提取类、类属性或者类方法通用处理逻辑,进而避免重复的代码。虽然可能会带来一些性能损耗,但与其带来的好处相比还是非常值得的。
通过 注解 + 反射 这种方式,可以在运行时动态地获取类的信息、属性和方法,并对它们进行通用处理。比如说在通过 Spring Boot 中通过注解验证接口输入的数据就是这个思想的运用,我们通过注解来标记需要验证的参数,然后通过反射获取属性的值,并进行相应的验证。
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通过 注解 + 动态代理 这种,可以在运行时生成代理对象,从而实现通用处理逻辑。比如说 Spring 框架中,AOP 模块正是利用了这种思想,通过在目标类或方法上添加注解,动态生成代理类,并在代理类中加入相应的通用处理逻辑,比如事务管理、日志记录、缓存处理等。同时,Spring 也提供了两种代理实现方式,即基于 JDK 动态代理和基于 CGLIB 动态代理(JDK 动态代理底层基于反射,CGLIB 动态代理底层基于字节码生成),用户可以根据具体需求选择不同的实现方式。
1 | "修改了订单的配送地址:从 “#oldAddress”, 修改到 “#request.address”", bizNo = "#request.deliveryOrderNo") (content = |
避免炫技式单行代码
代码没必要一味追求“短”,是否易于阅读和维护也非常重要。像炫技式的单行代码就非常难以理解、排查和修改起来都比较麻烦且耗时。
反例:
1 | if (response.getData() != null && CollectionUtils.isNotEmpty(response.getData().getShoppingCartDTOList())) { |
正例:
1 | T data = response.getData(); |
基于接口编程提高扩展性
基于接口而非实现编程是一种常用的编程范式,也是一种非常好的编程习惯,一定要牢记于心!
基于接口编程可以让代码更加灵活、更易扩展和维护,因为接口可以为不同的实现提供相同的方法签名(方法的名称、参数类型和顺序以及返回值类型)和契约(接口中定义的方法的行为和约束,即方法应该完成的功能和要求),这使得实现类可以相互替换,而不必改变代码的其它部分。另外,基于接口编程还可以帮助我们避免过度依赖具体实现类,降低代码的耦合性,提高代码的可测试性和可重用性。
就比如说在编写短信服务、邮箱服务、存储服务等常用第三方服务的代码时,我们可以先先定义一个接口,接口中抽象出具体的方法,然后实现类再去实现这个接口。
1 | public interface SmsSender { |
拿短信服务这个例子来说,如果需要新增一个百度云短信服务,直接实现 SmsSender
即可。如果想要替换项目中使用的短信服务也比较简单,修改的代码非常少,甚至说可以直接通过修改配置无需改动代码就能轻松更改短信服务。
操作数据库、缓存、中间件的代码单独抽取一个类
尽量不要将操作数据库、缓存、中间件的代码和业务处理代码混合在一起,而是要单独抽取一个类或者封装一个接口,这样代码更清晰易懂,更容易维护,一些通用逻辑也方便统一维护。
数据库:
1 | public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> { ...} |
缓存:
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消息队列:
1 | // 取消订单消息生产者 |
不要把业务代码放在 Controller 中
这个是老生常谈了,最基本的规范。一定不要把业务代码应该放在 Controller 中,业务代码就是要交给 Service 处理。
业务代码放到 Service 的好处 :
- 避免 Controller 的代码过于臃肿,进而难以维护和扩展。
- 抽象业务处理逻辑,方便复用比如给用户增加积分的操作可能会有其他的 Service 用到。
- 避免一些小问题比如 Controller 层通过
@Value
注入值会失败。 - 更好的进行单元测试。如果将业务代码放在 Controller 中,会增加测试难度和不确定性。
错误案例:
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静态函数放入工具类
静态函数/方法不属于某个特定的对象,而是属于这个类。调用静态函数无需创建对象,直接通过类名即可调用。
静态函数最适合放在工具类中定义,比如文件操作、格式转换、网络请求等。
1 | // 文件工具类 |
善用设计模式
实际开发项目的过程中,我们应该尽量多地使用现有的设计模式来优化我们的代码。
下面列举了 9 种在源码中非常常见的设计模式:
- 工厂模式(Factory Pattern) :通过定义一个工厂方法来创建对象,从而将对象的创建和使用解耦,实现了“开闭原则”。
- 建造者模式(Builder Pattern) :通过链式调用和流式接口的方式,创建一个复杂对象,而不需要直接调用它的构造函数。
- 单例模式(Singleton Pattern) :确保一个类只有一个实例,并且提供一个全局的访问点,比如常见的 Spring Bean 单例模式。
- 原型模式(Prototype Pattern) :通过复制现有的对象来创建新的对象,从而避免了对象的创建成本和复杂度。
- 适配器模式(Adapter Pattern) :将一个类的接口转换成客户端所期望的接口,从而解决了接口不兼容的问题。
- 桥接模式(Bridge Pattern) :将抽象部分与实现部分分离开来,从而使它们可以独立变化。
- 装饰器模式(Decorator Pattern) :动态地给一个对象添加一些额外的职责,比如 Java 中的 IO 流处理。
- 代理模式(Proxy Pattern) :为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问,比如常见的 Spring AOP 代理模式。
- 观察者模式(Observer Pattern) :定义了对象之间一种一对多的依赖关系,从而当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。
策略模式替换条件逻辑
策略模式是一种常见的优化条件逻辑的方法。当代码中有一个包含大量条件逻辑(即 if 语句)的方法时,你应该考虑使用策略模式对其进行优化,这样代码更加清晰,同时也更容易维护。
假设我们有这样一段代码:
1 | public class IfElseDemo { |
下面是使用策略+工厂模式重构后的代码:
首先定义一个接口 InsuranceCalculator
,其中包含一个方法 calculate(double income)
,用于计算保险费用。
1 | public interface InsuranceCalculator { |
然后,分别创建四个类来实现这个接口,每个类代表一个保险费用计算方式。
1 | public class FirstLevelCalculator implements InsuranceCalculator { |
最后,我们可以为每个策略类添加一个唯一的标识符,例如字符串类型的 name
属性。然后,在工厂类中创建一个 Map
来存储策略对象和它们的标识符之间的映射关系(也可以用 switch 来维护映射关系)。
1 | import java.util.HashMap; |
这样,就可以通过 InsuranceCalculatorFactory
类手动获取相应的策略对象了。
1 | double income = 40000;// 获取第二级保险费用计算器 |
这种方式允许我们在运行时根据需要选择不同的策略,而无需在代码中硬编码条件语句。
除了策略模式之外,Map+函数式接口也能实现类似的效果,代码一般还要更简洁一些。
下面是使用 Map+函数式接口重构后的代码:
首先,在 InsuranceCalculatorFactory
类中,将 getCalculator
方法的返回类型从 InsuranceCalculator
改为 Function<Double, Double>
,表示该方法返回一个将 double
类型的 income
映射到 double
类型的 insurance
的函数。
1 | public class InsuranceCalculatorFactory { |
然后,在调用工厂方法时,可以使用 Lambda 表达式或方法引用来代替实现策略接口的类。
1 | double income = 40000; |
复杂对象使用建造者模式
复杂对象的创建可以使用建造者模式优化。
使用 Caffeine 创建本地缓存的代码示例:
1 | Caffeine.newBuilder() // 设置最后一次写入或访问后经过固定时间过期 |
链式处理优先使用责任链模式
责任链模式在实际开发中还是挺实用的,像 MyBatis、Netty、OKHttp3、SpringMVC、Sentinel 等知名框架都大量使用了责任链模式。
如果一个请求需要进过多个步骤处理的话,可以考虑使用责任链模式。
责任链模式下,存在多个处理者,这些处理者之间有顺序关系,一个请求被依次传递给每个处理者(对应的是一个对象)进行处理。处理者可以选择自己感兴趣的请求进行处理,对于不感兴趣的请求,转发给下一个处理者即可。如果满足了某个条件,也可以在某个处理者处理完之后直接停下来。
责任链模式下,如果需要增加新的处理者非常容易,符合开闭原则。
Netty 中的 ChannelPipeline
使用责任链模式对数据进行处理。我们可以在 ChannelPipeline
上通过 addLast()
方法添加一个或者多个ChannelHandler
(一个数据或者事件可能会被多个 Handler
处理) 。当一个 ChannelHandler
处理完之后就将数据交给下一个 ChannelHandler
。
1 | ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline() // 添加一个用于对 HTTP 请求和响应报文进行编解码的 ChannelHandler |
Tomcat 中的请求处理是通过一系列过滤器(Filter)来完成的,这同样是责任连模式的运用。每个过滤器都可以对请求进行处理,并将请求传递给下一个过滤器,直到最后一个过滤器将请求转发到相应的 Servlet 或 JSP 页面。
1 | public class CompressionFilter implements Filter { |
使用观察者模式解耦
观察者模式也是解耦的利器。当对象之间存在一对多关系,可以使用观察者模式,让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。当主题对象状态发生变化时,会通知所有观察者,观察者收到通知之后可以根据通知的内容去针对性地做一些事情。
Spring 事件就是基于观察者模式实现的。
1、定义一个事件。
1 | public class CustomSpringEvent extends ApplicationEvent { |
2、创建事件发布者发布事件。
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3、创建监听器监听并处理事件(支持异步处理事件的方式,需要配置线程池)。
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抽象父类利用模板方法模式定义流程
多个并行的类实现相似的代码逻辑。我们可以考虑提取相同逻辑在父类中实现,差异逻辑通过抽象方法留给子类实现。
对于相同的流程和逻辑,我们还可以借鉴模板方法模式将其固定成模板,保留差异的同时尽可能避免代码重复。
下面是一个利用模板方法模式定义流程的示例代码:
1 | public abstract class AbstractDataImporter { |
在上面的代码中,AbstractDataImporter
是一个抽象类。该类提供了一个 importData()
方法,它定义了导入数据的整个流程。具体而言,该方法首先从文件中读取原始数据,然后对数据进行校验,最后将数据保存到数据库中。
其中,readDataFromFile()
和 saveDataToDatabase()
方法是抽象的,由子类来实现。validateData()
方法是一个默认实现,可以通过覆盖来定制校验逻辑。getFilePath()
方法用于获取待导入数据的文件路径。
子类继承 AbstractDataImporter
后,需要实现 readDataFromFile()
和 saveDataToDatabase()
方法,并覆盖 validateData()
方法(可选)。例如,下面是一个具体的子类 CsvDataImporter
的实现:
1 | public class CsvDataImporter extends AbstractDataImporter { |
在上面的代码中,CsvDataImporter
继承了 AbstractDataImporter
类,并实现了 readDataFromFile()
和 saveDataToDatabase()
方法。它还覆盖了 validateData()
方法,以支持对 CSV 格式的数据进行校验。
通过以上实现,我们可以通过继承抽象父类并实现其中的抽象方法,来定义自己的数据导入流程。另外,由于抽象父类已经定义了整个流程的结构和大部分默认实现,因此子类只需要关注定制化的逻辑即可,从而提高了代码的可复用性和可维护性。
善用 Java 新特性
Java 版本在更新迭代过程中会增加很多好用的特性,一定要善于使用 Java 新特性来优化自己的代码,增加代码的可阅读性和可维护性。
就比如火了这么多年的 Java 8 在增强代码可读性、简化代码方面,相比 Java 7 增加了很多功能,比如 Lambda、Stream 流操作、并行流(ParallelStream)、Optional 可空类型、新日期时间类型等。
Lambda 优化排序代码示例:
1 | // 匿名内部类实现数组从小到大排序 |
Optional 优化代码示例:
1 | private Double calculateAverageGrade(Map<String, List<Integer>> gradesList, |
再比如 Java 17 中转正的密封类(Sealed Classes) ,Java 16 中转正的记录类型(record
关键字定义)、instanceof 模式匹配等新特性。
record
关键字优化代码示例:
1 | /** |
使用 Bean 自动映射工具
我们经常在代码中会对一个数据结构封装成 DO、DTO、VO 等,而这些 Bean 中的大部分属性都是一样的,所以使用属性拷贝类工具可以帮助我们节省大量的 set 和 get 操作。
常用的 Bean 映射工具有:Spring BeanUtils、Apache BeanUtils、MapStruct、ModelMapper、Dozer、Orika、JMapper 。
由于 Apache BeanUtils 、Dozer 、ModelMapper 性能太差,所以不建议使用。MapStruct 性能更好而且使用起来比较灵活,是一个比较不错的选择。
这里以 MapStruct 为例,简单演示一下转换效果。
1、定义两个类 Employee
和 EmployeeDTO
。
1 | public class Employee { |
2、定义转换接口让 Employee
和 EmployeeDTO
互相转换。
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3、实际使用。
1 | // EmployeeDTO 转 Employee |
规范日志打印
1、不要随意打印日志,确保自己打印的日志是后面能用到的。
打印太多无用的日志不光影响问题排查,还会影响性能,加重磁盘负担。
2、打印日志中的敏感数据比如身份证号、电话号、密码需要进行脱敏。
3、选择合适的日志打印级别。最常用的日志级别有四个:DEBUG、INFO、WARN、ERROR。
- DEBUG(调试):开发调试日志,主要开发人员开发调试过程中使用,生产环境禁止输出 DEBUG 日志。
- INFO(通知):正常的系统运行信息,一些外部接口的日志,通常用于排查问题使用。
- WARN(警告):警告日志,提示系统某个模块可能存在问题,但对系统的正常运行没有影响。
- ERROR(错误):错误日志,提示系统某个模块可能存在比较严重的问题,会影响系统的正常运行。
4、生产环境禁止输出 DEBUG 日志,避免打印的日志过多(DEBUG 日志非常多)。
5、应用中不可直接使用日志系统(Log4j、Logback)中的 API,而应依赖使用日志框架 SLF4J 中的 API,使用门面模式的日志框架,有利于维护和各个类的日志处理方式统一。
Spring Boot 应用程序可以直接使用内置的日志框架 Logback,Logback 就是按照 SLF4J API 标准实现的。
6、异常日志需要打印完整的异常信息。
反例:
1 | try { |
正例:
1 | try { |
7、避免层层打印日志。
举个例子:method1 调用 method2,method2 出现 error 并打印 error 日志,method1 也打印了 error 日志,等同于一个错误日志打印了 2 遍。
8、不要打印日志后又将异常抛出。
反例:
1 | try { |
在日志中会对抛出的一个异常打印多条错误信息。
正例:
1 | try { |