如何删掉编程中的 Switch 语句

多重方法是一种有趣的方式,可以帮你摆脱令人讨厌的 switch。而且,这也有助于提升代码的可读性。所以,在决定继续坚持使用 switch 之前,一定要先试一试。

本文最初发布于 Bits and Pieces。

很多开发者都讨厌switch语句,包括我。并不是因为这个语句没用,也不是因为它太难了。

理解switch语句的工作原理非常简单,问题是当你真的遇到它时,就必须停下手头的一切工作,集中精力阅读它,以确保不会遗漏任何东西,比如,缺少break语句可能会导致一些意想不到的行为,或者一个case中大约有 20 行代码。

关键是,原谅我使用一个花哨的术语:理解switch语句(在现实世界中)所需要的认知负荷相当重。我相信,作为开发人员,我们的目标是编写方便人类阅读的代码。在这方面,这个语句提供不了什么帮助。

但是,我写这篇文章不是为了对它进行抨击,我是要向你(之前也包括我)展示三个关于如何避免使用switch语句的示例,让我们来看一种函数式编程技术:多重方法。

什么是多重方法?

我第一次听到这个词,还是在播客“20 MinJS”中采访 Yehonathan Sharvit 时。当时的采访是关于他即将由 Manning 出版的著作《面向数据的编程》。

他提出这一概念是为了从功能上取代继承,这无疑是可行的。在这个过程中,他展示了switch语句是如何被取代的。因此,让我们暂时把 OOP 放在一边,只关注第二部分:消除代码中丑陋的switch

什么是多重方法?它只是一个能够根据接收到的参数选择最佳实现的函数。换句话说,想象一下,如果你把丑陋的switch语句放在函数中,然后对所有人隐藏实现。

唯一的区别是,你的解决方案只适用于一个函数。今天我们将讨论如何在运行中生成多个多重方法。

多重方法是什么样子?

当然,每种语言都有自己的变体,但我今天主要讲 JavaScript。

在这种语言中,多重方法的使用方法如下:

//我们将使用的数据
const myDog = {
    type: "dog",
    name:"Robert"
}
const myCat = {
    type: "cat",
    name: "Steffan"
}
//自定义函数实现
function greetDogs (dog) {
    console.log("Hello dear Dog, how are you today", dog.name, "?")
}
function greetCats(cat) {
    console.log("What's up", cat.name, "?")
}
//定义我们的多重方法
let greeter = null
greeter = multi(
    animal => animal.type,
    method("dog", greetDogs),
    method("cat", greetCats)
)(greeter)
// 调用多重方法
greeter(myDog)
greeter(myCat)

这个例子做了很多事,让我来说明下:

  • 我定义了 2 个对象myCatmyDog,我将把它们作为参数,多重方法将根据它们确定自己的行为。

  • 我定义了 2 个自定义函数greetDogsgreetCats,它们的实现稍有不同。它们将代表switch中每个case语句里的代码。

  • 然后我调用一些函数,尤其是multimethod,来定义多重方法greetermulti函数接收 3 个属性:一个分配器(dispatcher),我们将用它返回的值来确定要执行的逻辑片段;还有两个方法,分别代表switch的一个case语句。请注意,每次调用method时,要首先指定触发第二个参数的值(这是实际的逻辑所在)。

  • 最后,我使用同一个函数(我的多重方法)来执行两个不同的逻辑片段,而不需要在任何地方使用switchif语句。

多重方法有什么好处?

当然,我们在这里没有施展任何类型的魔法,我们只是重写了决策逻辑的表达方式,类似下面这样的switch语句:

switch(animal.type) {
  
  case "dog":
    greetDogs(animal);
  break;
  case "cat":
    greetCats(animal);
 break;
}

那么,如果我们可以直接这样做,为什么还要大费周章地使用多重方法呢?问题的关键是可读性。

switch语句非常开放,显示了我们的决策逻辑的实现。换句话说,这个语句是命令式的。它向你展示了决策树的内部运作情况,这意味着阅读代码的人将不得不在头脑中解析代码。因此,我们又回到了认知负荷的概念。这使得开发者要阅读并在头脑中解析代码。

你要知道,大多数开发人员在遇到像上面这样的switch时,不会有什么反应。但是,这也不是一个实际的例子。通常情况下,case语句包含的代码更多,也更难阅读。

而多重方法隐藏了决策逻辑的内部结构,你所知道的只是你对它做了设置,它将以某种方式工作。你更关心的是功能而不是实际的实现。这被称为“声明式编程”,有助于提高代码的可读性,同时降低开发人员的认知负担。这是因为它在逻辑上增加了一层抽象,为我们提供了更接近人类语言的表达工具。

如果这还不能说服你,还有一个优点:可扩展性。

如果你需要在switch中添加另一个选项,就必须回到代码中修改同一个switch,如果你,比如说,碰巧忘记添加break语句,就有可能造成问题,就像下面这样:

switch(animal.type) {
  case "rabbit":
    greetRabbits(animal);
  case "dog":
    greetDogs(animal);
  break;
  case "cat":
    greetCats(animal);
 break;
}

还是个非常简单的例子,但如果是真实世界中一段更长的代码,那么这种情况出现的几率就更大了。

以防你对这种行为不熟悉,请让我做个说明。第一个case中缺失break,会导致在动物类型为“rabbit”时也执行第二个case下的逻辑。

然而,有了多重方法,我们就可以不断地根据需要对它进行扩展:

let extendedGreeter = multi(
    animal => animal.type,
    method("parrot", sayHiParrot)
)(greeter)

现在,这个新方法extendedGreeter对“dog”、“cat“、”parrot“就都有效了,而我们不必再回去修改已有的代码。

这是一个很大的好处,因为我们都知道,每次我们触碰可以正常工作的代码时,都有一点可能引入 Bug。在这里,我们把可能性降低到 0。

实现一个多重方法库

首先,你要知道,已经有一些库在处理这个问题了,其中一个例子是@arrows/multimethod

尽管如此,对这些实现进行逆向工程总是很有趣,所以让我们看一看如何实现一个基本的多重方法库,以适应到目前为止所展示的例子。

理解这个问题的关键是,我们需要一个分配器函数来给提供一个实际的值,我们将用它作为判断执行哪个方法的键。而且,我们不能对switch语句进行硬编码,因为选项的数量是不固定的。

不能光说不练,下面是实现:

function method(value, fn) {
    return {value, fn}
}
function multi(dispatcher, ...methods) {
    return (originalFn) => {
        return (elem) => {
            let key = dispatcher(elem)
            let method = methods.find( m => m.value === key)
            if(!method) {
                if(originalFn) {
                    return originalFn(elem)
                } else {
                    throw new Error("No sure what to do with this option!")
                }
            }
            return method.fn(elem)
        }
    }
}

method函数只是把键和实际的逻辑耦合在一起,没有别的。multi函数中的代码才有趣,它返回一个匿名函数,以原始函数为参数并返回一个新函数,后者根据分配器代码(我们的第一个参数)返回的值执行不同的东西。

让我们逐行看下:

  • 首先,调用第 8 行的函数时提供一个属性(比方说myDog)。

  • 第 9 行的分配器逻辑会获取myDog并返回其类型,即“dog”。

  • 然后在第 10 行,我们找到第一个与该类型匹配的方法。

  • 如果没有方法匹配,但我们有一个有效的“originalFn”(也就是说,我们正在扩展一个原始的多重方法),我们会让它来处理这种情况。否则,我们将抛出一个异常,因为我们对此无能为力。

  • 然而,如果找到了匹配的方法,就在第 18 行执行它,并将原始属性“myDog”传递给它。

就是这样。没那么复杂,对吗?当然,如果你想提供“默认”情况处理而不是抛出一个异常,或者你想处理多属性决策(比如根据属性typename决定逻辑,而不是只根据第一个属性),就得编写更多的代码了。

不过,还是那句话,如果你打算使用多重方法,建议你使用一个现有的库,而不是自己去实现。

多重方法是一种有趣的方式,可以帮你摆脱令人讨厌的switch。而且,这也有助于提升代码的可读性。所以,既然你已经了解了多重方法,那么在决定继续坚持使用switch之前,一定要先试一试。

作者:Fernando Doglio 原文地址:https://www.infoq.cn/article/59sGhvVrEr70MYiAsdQO

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