空对象模式

在空对象模式(Null Object Pattern)中,一个空对象取代 NULL 对象实例的检查。Null 对象不是检查空值,而是反应一个不做任何动作的关系。这样的 Null 对象也可以在数据不可用的时候提供默认的行为。

在空对象模式中,我们创建一个指定各种要执行的操作的抽象类和扩展该类的实体类,还创建一个未对该类做任何实现的空对象类,该空对象类将无缝地使用在需要检查空值的地方。


概要

意图

使用一个空对象代替 null 值,这个空对象实现了相同的接口,但对请求不做任何操作或提供默认操作。

主要解决的问题

  • 空对象模式解决的是在系统中使用null值可能导致的问题,如NullPointerException异常。
  • 它允许系统在没有合适对象时,使用一个"安全"的空对象继续运行,而不是失败。

使用场景

  • 当系统中需要处理null对象,但又希望避免null检查或处理null值时。

实现方式

  • 定义协议:定义一个协议或接口,规定需要实现的行为。
  • 创建具体对象:实现协议的具体对象,提供实际的行为。
  • 创建空对象:也实现相同的协议,但提供"空"的实现,即不执行任何有意义的操作。

关键代码

  • 协议或接口:规定对象需要实现的方法。
  • 具体对象:实现了协议,包含实际的业务逻辑。
  • 空对象:实现了协议,但方法实现为空或默认行为。

应用实例

  • 日志系统:在日志系统中,空对象可能代表一个不执行任何操作的日志器。
  • 默认用户:在一个系统中,如果当前没有用户,可以使用一个空用户对象代替null。

优点

  1. 避免空值检查:消除了代码中的null值检查。
  2. 简化客户端代码:客户端可以无视对象是否为空,直接调用方法。
  3. 扩展性:添加新的具体对象对客户端透明,无需修改现有代码。

缺点

  • 可能隐藏错误:使用空对象可能隐藏了错误或异常情况,导致难以调试。
  • 增加设计复杂性:需要为每个可能返回null的接口实现一个空对象。

使用建议

  • 在系统中需要处理null值,但又希望简化错误处理和避免null检查时,考虑使用空对象模式。

注意事项

  • 空对象模式应该谨慎使用,确保它不会掩盖错误或隐藏系统的真实状态。
  • 空对象应该提供和具体对象相同的接口,使得客户端代码无需改变即可使用。

结构

空对象模式包含以下几个主要角色:

  • 抽象对象(Abstract Object):定义了客户端所期望的接口。这个接口可以是一个抽象类或接口。

  • 具体对象(Concrete Object):实现了抽象对象接口的具体类。这些类提供了真实的行为。

  • 空对象(Null Object):实现了抽象对象接口的空对象类。这个类提供了默认的无效行为,以便在对象不可用或不可用时使用。它可以作为具体对象的替代者,在客户端代码中代替空值检查。

实现

我们将创建一个定义操作(在这里,是客户的名称)的 AbstractCustomer 抽象类,和扩展了 AbstractCustomer 类的实体类。工厂类 CustomerFactory 基于客户传递的名字来返回 RealCustomerNullCustomer 对象。

NullPatternDemo,我们的演示类使用 CustomerFactory 来演示空对象模式的用法。

空对象模式的 UML 图

步骤 1

创建一个抽象类。

AbstractCustomer.java

public abstract class AbstractCustomer { protected String name; public abstract boolean isNil(); public abstract String getName(); }

步骤 2

创建扩展了上述类的实体类。

RealCustomer.java

public class RealCustomer extends AbstractCustomer { public RealCustomer(String name) { this.name = name; } @Override public String getName() { return name; } @Override public boolean isNil() { return false; } }

NullCustomer.java

public class NullCustomer extends AbstractCustomer { @Override public String getName() { return "Not Available in Customer Database"; } @Override public boolean isNil() { return true; } }

步骤 3

创建 CustomerFactory 类。

CustomerFactory.java

public class CustomerFactory { public static final String[] names = {"Rob", "Joe", "Julie"}; public static AbstractCustomer getCustomer(String name){ for (int i = 0; i < names.length; i++) { if (names[i].equalsIgnoreCase(name)){ return new RealCustomer(name); } } return new NullCustomer(); } }

步骤 4

使用 CustomerFactory,基于客户传递的名字,来获取 RealCustomerNullCustomer 对象。

NullPatternDemo.java

public class NullPatternDemo { public static void main(String[] args) { AbstractCustomer customer1 = CustomerFactory.getCustomer("Rob"); AbstractCustomer customer2 = CustomerFactory.getCustomer("Bob"); AbstractCustomer customer3 = CustomerFactory.getCustomer("Julie"); AbstractCustomer customer4 = CustomerFactory.getCustomer("Laura"); System.out.println("Customers"); System.out.println(customer1.getName()); System.out.println(customer2.getName()); System.out.println(customer3.getName()); System.out.println(customer4.getName()); } }

步骤 5

执行程序,输出结果:

Customers
Rob
Not Available in Customer Database
Julie
Not Available in Customer Database