搞java的同学们可能对无副作用这个概念比较陌生,这是函数式编程中的一个概念,无副作用的意思就是: 一个函数(java里是方法)的多次调用中,只要输入参数的值相同,输出结果的值也必然相同,并且在这个函数执行过程中不会改变程序的任何外部状态(比如全局变量,对象中的属性,都属于外部状态),也不依赖于程序的任何外部状态。
比如下面的两个方法,就可以认为是无副作用的。
/** * * @author leo * */ public class NoSideEffect { public static int add(int a, int b) { return a+b; } public boolean isEmpty(String s) { if (s == null || s.trim().length() == 0) { return true; } return false; } }
下面是有副作用的例子:
/** * * @author leo * */ public class HasSideEffect { public int baseValue; public int getCount(int addtion) { return baseValue + addtion; } }
无副作用的要求可以很严格,在Fp(functional programing)的语言如lisp clojure中,无副作用的方法中连print都不能有,因为他们认为连屏幕也是外部状态,我个人觉得在写java的无副作用代码时,可以放宽一点,这个度可以自己把握,自己用着爽就ok。
“线程安全”是java中一个比较常见的概念,线程安全的类,是说不管多少个线程并发访问这个对象,都不会发生不可预期的错误,他们的表现跟单线程访问时一样,是安全可靠的。 无副作用和线程安全的概念有相似之处,无副作用的方法,一定是线程安全的,这两个概念都能够帮助写出并发友好的代码,无副作用的编程还有一个好处,代码会很清爽,因为这个方法里的代码只跟输入输出有关系, 习惯了写无副作用的代码,能够设计出更稳健的程序。 大家可以想象,如果一个系统的代码,到处是状态,到处有千丝万缕的联系,这个系统的可维护性会是怎么样的,写过几年代码的人,可能都会碰到过这种让人头疼的项目。
下面介绍几点我个人积累的关于java无副作用编程的经验:
1. 使用静态方法
我经常把一些常用的工具方法,甚至小项目中的业务方法写成utils类的静态方法,这些方法尽量写成无副作用的,这样的结果是,数据和操作分开,我感觉用起来比较好。
1 public class AgentUtils { 2 3 private static long lastMsgIdTime = 0L; 4 5 public static synchronized String createNewMsgId(String clientId) { 6 long now = System.currentTimeMillis(); 7 if (now <= lastMsgIdTime) { 8 now = lastMsgIdTime + 1; 9 } 10 Date nowTime = new Date(now); 11 String timeStr = DateFormatUtils.format(nowTime, "yyyyMMddHHmmssSSS"); 12 lastMsgIdTime = now; 13 return clientId + "_" + timeStr; 14 } 15 16 public static TASK_REPORT_req createTaskReportAndUpdateLocalState(TASK_ASSIGN_req task, WorkItemState workItemState) { 17 TASK_REPORT_req req = new TASK_REPORT_req(MsgType.TASK_REPORT); 18 req.imei = task.imei; 19 req.taskId = task.taskId; 20 req.testType = task.testType; 21 req.workItemState = workItemState; 22 TaskQueue.updateLocalTestWorkState(req.taskId, req.imei, workItemState); 23 return req; 24 } 25 26 // private static Gson gson = new GsonBuilder().setDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:SSS").create(); 27 28 public static Meta getMeta(String message) { 29 Gson gson = new GsonBuilder().setDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:SSS").create(); 30 BaseMsg warp = gson.fromJson(message, BaseMsg.class); 31 return warp.meta; 32 } 33 34 public static Gson getGson() { 35 Gson gson = new GsonBuilder().setDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:SSS").create(); 36 return gson; 37 } 38 39 /** 40 * @param LocalOrRemote 0 :local 1:remote 41 * @param serverApkPath 42 * @return 43 */ 44 public static String downloadAPK(int LocalOrRemote, String serverApkPath, String taskId) throws IOException { 45 File src = new File(serverApkPath); 46 String localFileName = buildFullPath(AgentConf.i.apk_file_base_dir, taskId + "_" + src.getName()); 47 48 //使用scp实现下载 49 if (LocalOrRemote == 0) { 50 FileUtils.copyFileToDirectory(src, new File(AgentConf.i.apk_file_base_dir)); 51 return localFileName; 52 } 53 //remote 使用scp实现下载 54 boolean isShellSuccess = false; 55 56 String shell = AgentConf.i.apk_download_cmd + " " + AgentConf.i.server_ip + " " + serverApkPath + " " + localFileName; 57 AgentMain.log.info("exec shell:" + shell); 58 int returncode; 59 try { 60 returncode = Runtime.getRuntime().exec(shell).waitFor(); 61 } catch (InterruptedException e) { 62 e.printStackTrace(); 63 return null; 64 } 65 AgentMain.log.info("shell returncode:" + returncode); 66 67 isShellSuccess = returncode == 0; 68 69 // 检查是否成功,修改queue中状态 70 if (isShellSuccess) { 71 return localFileName; 72 } else { 73 return null; 74 } 75 } 76 /** 77 * 78 * @param LocalOrRemote 0 :local 1:remote 79 * @param localReprotPaht 80 * @param serverReportPath 81 * @throws IOException 82 */ 83 84 public static void uploadReport(int LocalOrRemote, String localReprotPaht, String serverReportPath) throws IOException { 85 //使用scp实现下载 86 if (LocalOrRemote == 0) { 87 FileUtils.copyFile(new File(localReprotPaht), new File(serverReportPath)); 88 return; 89 } 90 //remote 使用scp实现下载 91 92 String shell = AgentConf.i.report_upload_cmd + " " + AgentConf.i.server_ip + " " + localReprotPaht + " " + serverReportPath; 93 AgentMain.log.info("exec shell:" + shell); 94 int returncode; 95 try { 96 returncode = Runtime.getRuntime().exec(shell).waitFor(); 97 } catch (InterruptedException e) { 98 throw new IOException(e.getMessage(), e); 99 } 100 AgentMain.log.info("shell returncode:" + returncode); 101 return; 102 } 103 }
这种做法破坏了面向对象编程的原则,不过我觉得面向对象和面向过程,函数式编程都是工具,不是宗教,不需要严格的遵守,如果发现了更适合自己的工具,不用去死守原则。
2. 不可变对象
所有字段都设置成final的,只许赋值一次,保证对象不会被改变
1 /** 2 * 3 * @author leo 4 * 5 */ 6 public class TaskData { 7 public TaskData(long taskId, String pkgName,Date updatedAt) { 8 this.taskId = taskId; 9 this.pkgName = pkgName; 10 if (updatedAt == null) { 11 SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); 12 try { 13 updatedAt = sdf.parse("2001-01-01 01:01:01"); 14 } catch (ParseException e) { 15 Main.log.error(e); 16 } 17 } 18 this.updatedAt = updatedAt; 19 20 } 21 public final long taskId; 22 public final String pkgName; 23 /**最后一次处理的时间*/ 24 public final Date updatedAt; 25 public final Date now = new Date(); 26 27 @Override 28 public String toString() { 29 return "TaskData[taskId:" + this.taskId + ",pkgName:" + this.pkgName + "]"; 30 } 31 }
这是一种极端的防止副作用出现的做法,实际应用中可以做些妥协,自己意识到就好了。
3. 考究的设计,克制的写代码
呵呵,这一条好像跟废话一样。不管是面向什么编程模式,软件设计本身更重要,没有好的设计抽象,不可能写出好代码,架构代码和业务代码要有清晰的划分,业务和业务之间的代码尽量的减少耦合,不要写出有千丝万缕联系的代码, 这些都是设计的原则, 无副作用编程 也一样,只是一个帮助做出好设计的编程原则, 我一直觉得,设计就是约束, 好的设计,就是要不断的给整个系统的代码添加约束,某个地方,不能做什么,某个地方,只能做什么, 如果没有约束,谁谁都可以上天入地,这不可能是一个好维护的软件。
关于设计,我给不出具体的代码,对自己代码有追求的人,会不断提高自己做设计的能力,没有追求的人,你手把手教他他都会觉得你烦。
关于无副作用编程,感觉想说的不少,能说清楚的不多,建议写java的同学们能学一门动态语言或者函数式编程的语言,比如ruby python clojure,有挺多值得我们借鉴,欢迎拍砖,等有新想法了我再来完善。
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