Pull to refresh

Объект в футляре или Optional в Java 8 и Java 9. Часть 4: «Как футляром с двойным дном закрыть дыру в Java“

Programming *Java *
Tutorial
Объект в футляре

Это четвёртая статья серии, посвящённая использованию класса Optional при обработке объектов с динамической структурой. В первой статье было рассказано о способах избежания NullPointerException в ситуациях, когда вы не можете или не хотите использовать Optional. Вторая статья посвящена описанию методов класса Optional в том виде, как он появился в Java 8. Третья — методам, добавленным в класс в Java 9.
Ну а в пятой статье я рассказываю о том, где внутри класса следует применять Optional, подвожу итоги и дарю каждому читателю, дочитавшему серию до конца, ценный подарок.
Класс о котором я хочу рассказать в этой статье возник при попытке найти решение реальной задачи. На абстрактном уровне постановка задачи звучит так: вы обращаетесь к некому сервису, который в случае успеха должен вернуть объект. Но запрос может закончится и неудачей. Причин для неудачи может быть несколько. И логика дальнейшей обработки ошибочной ситуации зависит от того, какова была причина неудачи.

Если сервис возвращает Optional, о причине мы ничего не узнаем. Значит надо использовать что-то похожее на Optional, но содержащее информацию об ошибке в случае неуспеха.
В примере с электрочайником, рассмотренном во второй статье этого цикла мы получали кипячёную воду, если на входе у нас есть и вода и электричество. При отсутствии воды или электричества мы получали Optional.empty() объект.

В случае электрочайника причину неудачи нетрудно определить. А вот если наш прибор приготавливает различные типы кофе, в случае неудачи было бы неплохо знать, в чем причина. Например, какого ингредиента недостаёт.

Для этого нам необходимо уметь возвращать не только результат обработки в случае успеха, но и информацию об обнаруженной проблеме в случае неудачи. Для наглядности я сравнивал в предыдущих статьях Optional футляром. Развивая эту аналогию, в данном случае нам необходим футляр с двойным дном.

К сожалению, Java позволяет использовать в качестве возвращаемого значения метода строго один объект. А нам, как мы видим, необходимо уметь возвращать либо один либо другой объект.
При всем моем уважении к создателям Java и понимая все сложности принятия решений о расширении языка новыми возможностями, я считаю это одним из недостатков языка, который можно было давно исправить.

Но пока это не сделано, я предлагаю использовать класс Result<SUCCESS, FAILURE>, разработка которого была инспирирована чтением одной из глав книги:
Functional Programming in Java. How functional techniques improve your Java programs. Pierre-Yves Saumont. Manning Pubn. ISBN 9781617292736
Я очень советую прочитать вам эту книгу, если вы ее еще не прочитали. Итак, перейдем к рассмотрению класса.

Как его использовать внутри метода (в качестве возвращаемого значения)?


Класс позволяет запаковать в свои объекты (инстанции) сразу результат обработки в случае удачи либо информацию об ошибке в случае неудачи. Поэтому класс параметризуется двумя типами: Result<SUCCESS, FAILURE>.

Трюк состоит в том, что он позволяет запаковать либо одно, либо другое, но не оба вместе.
А дальше все просто: в случае успешной обработки мы записываем результат работы вашего метода как объект типа SUCCESS а в случае неудачи как объект типа FAILURE.

Как его использовать снаружи (в вызове метода)?


Для обработки полученного результата можно в зависимости от ситуации использовать простой либо более элегантный подход.

Простой подход двухшаговый. Сначала вы определяете, была ли обработка удачной. А затем, в зависимости от этого, разбираетесь отдельно либо с положительным результатом либо с ошибкой.

Элегантный подход заключается в использовании элементов функционального программирования из арсенала Java 8.

Но давайте перейдем к примерам.

Модифицируем электрочайник


Мы оттолкнемся от модели электрочайника из примера с электрочайником, рассмотренном во второй статье этого цикла.

Его исходные тексты а также исходные тексты рассмотренного в этой статье примера вы найдете в моём проекте на GitHub.
В примере мы пытались с использованием Java 8 Optional симулировать функционирование стационарного кипятильника, который можно встретить в офисах некоторых компаний.

Его схема представлена на картинке внизу:

Boiler

Как можно видеть, для работы кипятильнику нужна вода и электроэнергия. На выходе кипятильник может выдавать сырую или кипяченую воду.

Краткое напоминание тем кто подзабыл или не читал вторую статью цикла
Сырую воду мы моделировали классом:

public class CupOfWater {
	public CupOfBoiledWater boil() {
    return new CupOfBoiledWater();}
}

Как мы видим, мы можем получить из сырой воды кипячёную с помощью метода boil(). Это допущение вызвало справедливые нарекания читателей. Но оно сделано из соображений простоты кода.

Ну а класс моделирующий кипячёную воду совсем прост:

public class CupOfBoiledWater {}


Вход модифицированного прибора можно описать таким вот интерфейсом:

public interface IBoilerInput2 {   
   void setAvailability(@Nullable CupOfWater water, boolean powerAvailable);
}

Не удивляйтесь числам-суффиксам в названии интерфейсов. В серии я рассматривал разные альтернативы реализации модели чайника.

Выход прибора мы определим вот так:

public interface IBoilerOutput3 {   
   Result<CupOfWater, String> getCupOfWater();
   Result<CupOfBoiledWater, String> getCupOfBoiledWater();
}

В случае успеха мы получаем объект моделирующий сырую или кипяченную воду. А в случае неудачи – текст об ошибке. Разумеется вместо текста мы могли бы использовать более сложный объект с кодом ошибки, список ошибок, и т.д.

Поведение класса описывается интерфейсом:

interface IBoiler3 extends IBoilerInput2, IBoilerOutput3 {}

По сравнению со старым вариантом можно видеть, что вместо Optional<CupOfBoiledWater> мы используем теперь Result<CupOfBoiledWater, String>.

Чтобы рассмотренные ниже тестовые коды были понятнее, договоримся сначала о текстах ошибок, которые наш класс может выдавать:


...
public static final String WATER_NOT_AVAILABLE = "Water not available.";
public static final String POWER_NOT_AVAILABLE = "Power not available.";
public static final String BOTH_NOT_AVAILABLE = WATER_NOT_AVAILABLE + " " +    POWER_NOT_AVAILABLE;

Пишем тест:

JUnit test Boiler3Test

public class Boiler3Test {
	
	private IBoiler3 boiler;
	
	@Before
	public void setUp() throws Exception {
		boiler = new Boiler3();
	}

	@Test
	public void testBothNotAvailable() {				
		boiler.setAvailability(null, false);
		assertFalse(boiler.getCupOfWater().isSuccess());
        boiler.getCupOfWater().ifFailure(message->assertEquals(message, Boiler3.WATER_NOT_AVAILABLE));

		assertFalse(boiler.getCupOfBoiledWater().isSuccess());
        boiler.getCupOfBoiledWater().ifFailure(message->assertEquals(message, Boiler3.BOTH_NOT_AVAILABLE));
	}
	
	
	@Test
	public void testPowerAvailable() {						
		boiler.setAvailability(null, true);
		assertFalse(boiler.getCupOfWater().isSuccess());
        boiler.getCupOfWater().ifFailure(message->assertEquals(message, Boiler3.WATER_NOT_AVAILABLE));

		assertFalse(boiler.getCupOfBoiledWater().isSuccess());
        boiler.getCupOfBoiledWater().ifFailure(message->assertEquals(message, Boiler3.WATER_NOT_AVAILABLE));
	}
	
	@Test
	public void testWaterAvailable() {		
		boiler.setAvailability(new CupOfWater(), false);
		assertTrue(boiler.getCupOfWater().isSuccess());
		assertFalse(boiler.getCupOfBoiledWater().isSuccess());
        boiler.getCupOfBoiledWater().ifFailure(message->assertEquals(message, Boiler3.POWER_NOT_AVAILABLE));
	}
	
	@Test
	public void testBothAvailable() {		
		boiler.setAvailability(new CupOfWater(), true);
		assertTrue(boiler.getCupOfWater().isSuccess());
		assertTrue(boiler.getCupOfBoiledWater().isSuccess());
	}
}

А вот и реализация класса электрочайника с помощью нашего нового класса Result<SUCCESS, FAILURE>:


public class Boiler3 implements IBoiler3 {

	public static final String WATER_NOT_AVAILABLE = "Water not available.";
	public static final String POWER_NOT_AVAILABLE = "Power not available.";
	public static final String BOTH_NOT_AVAILABLE = WATER_NOT_AVAILABLE + " " + POWER_NOT_AVAILABLE;

	@Nullable
	private CupOfWater water;
	private boolean powerAvailable;
	

	@Override
	public void setAvailability(@Nullable CupOfWater water, boolean powerAvailable) {
		this.water = water;
		this.powerAvailable = powerAvailable;
	}

	@Override
	public Result<CupOfWater, String> getCupOfWater() {
		return water == null
			? Result.failure(WATER_NOT_AVAILABLE)
			: Result.success(water);
	}

	@Override
	public Result<CupOfBoiledWater, String> getCupOfBoiledWater() {
		Result<CupOfWater, String> resultStep1 = getCupOfWater();
		return resultStep1.isSuccess()
				? powerAvailable
					? Result.success(resultStep1.getSuccess().boil())
					: Result.failure(POWER_NOT_AVAILABLE)
				: powerAvailable
					? Result.failure(WATER_NOT_AVAILABLE)
					: Result.failure(BOTH_NOT_AVAILABLE);
	}
}

Обратите внимание на задание значений в методе getCupOfWater() в зависимости от того, что должен вернуть метод.

Простой метод обработки результата продемонстрирован в третьей строчке метода getCupOfBoiledWater(). Вначале мы узнаем, каков результат с помощью resultStep1.isSuccess(). А затем в зависимости от ответа продолжаем обработку.

В тесте был продемонстрирован более функциональный способ обработки с помощью метода ifFailure:

boiler.getCupOfWater().ifFailure(message->assertEquals(message, Boiler3.WATER_NOT_AVAILABLE));

Метод будет вызван только если результат обработки был ошибочным. При этом информация об ошибке (в данном случае это message) будет автоматически предоставлена вашему обработчику.

Как видите, все очень просто.

Ну а под конец – исходный текст самого класса Result:

Класс Result

public abstract class Result<SUCCESS, FAILURE> {
	
	public abstract boolean isSuccess() ;
	
	public abstract SUCCESS getSuccess();
	
	public abstract FAILURE getFailure();
	
	public abstract Result<SUCCESS, FAILURE> ifSuccess(Consumer consumerSuccess);
	
	public abstract Result<SUCCESS, FAILURE> ifFailure(Consumer consumerFailure);
	
	public  static class Success<SUCCESS, FAILURE> extends Result<SUCCESS, FAILURE>{
		
		private final SUCCESS _success;
		
		private Success(SUCCESS success) {
			_success = success;
		}

		@Override
		public boolean isSuccess() {
			return true;
		}

		@Override
		public SUCCESS getSuccess() {
			return _success;
		}

		@Override
		public FAILURE getFailure() {
			throw new IllegalStateException("getFailure called on Success");
		}

		@Override
		public String toString() {
			return "Success [_success=" + _success + "]";
		}

		@Override
		public Result<SUCCESS, FAILURE> ifSuccess(Consumer consumerSuccess) {
			consumerSuccess.accept(_success);
			return this;
		}

		@Override
		public Result<SUCCESS, FAILURE> ifFailure(Consumer consumerFailure) {
			return this;
		}
		
	}
	
	public  static class Failure<SUCCESS, FAILURE> extends Result<SUCCESS, FAILURE>{
		
		private final FAILURE _failure;
		private Failure(FAILURE failure) {
			_failure = failure;
		}
		
		@Override
		public boolean isSuccess() {
			return false;
		}

		@Override
		public SUCCESS getSuccess() {
			throw new IllegalStateException("getSuccess called on Failure");
		}

		@Override
		public FAILURE getFailure() {
			return _failure;
		}

		@Override
		public String toString() {
			return "Failure [_failure=" + _failure + "]";
		}

		@Override
		public Result<SUCCESS, FAILURE> ifSuccess(Consumer consumerSuccess) {
			return this;
		}

		@Override
		public Result<SUCCESS, FAILURE> ifFailure(Consumer consumerFailure) {
			consumerFailure.accept(_failure);
			return this;
		}
		
	}
	
	public static <SUCCESS, FAILURE> Result<SUCCESS, FAILURE> failure(FAILURE failure){ return new Failure<>(failure);}
	
	public static <SUCCESS, FAILURE> Result<SUCCESS, FAILURE> success(SUCCESS success){ return new Success<>(success);}
	
}

Пользуйтесь, код полностью свободен.

Как и в случае прошлых примеров, исходные тексты вы найдете проекте на GitHub.

В последней статье серии мы поговорим о некоторых тонкостях использования класса Optional.

Я планирую также вознаградить ваше терпение подарком. Каким? Об этом вы узнаете в следующей статье.

Иллюстрация: ThePixelman
Tags:
Hubs:
Total votes 15: ↑12 and ↓3 +9
Views 5.9K
Comments Comments 35