Introduce Null Object (引入Null对象)

Summary：

你需要再三检查某对象是否为null。将null值替换为null对象。

Motivation: 

多态的最根本好处在于：你不必再向对象询问“你是什么类型”，而后根据得到的答案调用对象的某个行为—你只管调用该行为就是了，其他的一切多态机制会为你安排妥当。当某个字段内容是null时，多态可扮演另一个较不直观（亦较不为人所知）的用途。

Mechanics:

1.为源类建立一个子类，使其行为就像是源类的null版本。在源类和null子类中都加上isNull() 函数，前者的isNull() 应该返回false，后者的isNull() 应该返回true。

• 下面这个办法也可能对你有所帮助：建立一个nullable接口，将isNull() 函数放在其中，让源类实现这个接口
• 另外，你也可以创建一个测试接口，专门用来检查对象是否为null。

2.编译

3.找出所有“索求源对象却获得一个null”的地方。修改这些地方，使它们改而获得一个空对象。

4. 找出所有“将源对象与null作比较”的地方。修改这些地方，使它们调用isNull() 函数。

• 你可以每次只处理一个源对象及其客户程序，编译并测试后，再处理另一个源对象
• 你可以在“不该再出现null”的地方放上一些断言，确保null的确不再出现。这肯能对你有所帮助

5.编译，测试

6.找出这样的程序点：如果对象不是null，做A动作，否则做B动作

7.对于每一个上述地点在null类中覆写A动作，使其行为和B动作相同。

8.使用上述被覆写的动作，然后删除“对象是否等于null”的条件测试。编译并测试。

范例

一家公用事业公司的系统以site表示地点，庭院宅第(house)和集体公寓(apartment)都是用该公司的服务。任何时候每个地点都拥有一个顾客，顾客信息以customer表示：

class Site...
    Customer getCustomer(){
       return _customer;
    } 
    Customer _customer;

Customer 有很多特性，我们只看其中三项：

class Customer...
   public String getName(){...}
   public BillingPlan getPlan(){...}
   public PaymentHistory getHistory(){...}

本系统又以PaymentHistory表示顾客的付款记录，它也有其自己的特性：

public class PaymentHistory...
   int getWeekDelinquentInLastYear()

上面各种取值函数允许客户取得各种数据。但有时候一个地点的顾客伴奏了，新顾客还没有搬进来，此时这个地点就没有顾客。由于这种情况可能发生，所以我们必须保证Customer的所有用户都能够处理“Customer对象等于null”的情况。下面是一些实例片段：

Customer customer = site.getCustomer();
BillingPlan plan;
if(customer==null) plan=BillingPlan.basic();
else plan = customer.getPlan();
...

String customerName;
if(customer == null) customerName = “occupant”;
else customerName = customer.getName();
...

int weeksDelinquent;
if(customer == null) weeksDelinquent = 0;
else weeksDelinquent = customer.getHistory().getWeeksDelinquentInLastYear();

这个系统中有可能有许多地方使用Site和Customer对象，它们都必须检查Customer对象是否为null，而这样的检查完全是重复的。看来是使用空对象的时候了。

首先新建一个NullCustomer，并修改Customer，使其支持“对象是否为null”的检查：

class NullCustomer extends Customer{
  public boolean isNull(){
      return true; 
  }
}

class Customer...
  public boolean isNull(){
      return false;
  }
protected Customer(){}//needed by the NullCustomer

如果你无法修改Customer，可以建立一个新的测试接口。

如果你喜欢，也可以新建一个接口，昭告大家“这里使用了空对象”

interface Nullable{
   boolean isNull();
}

class Customer implements Nullable

还可以加入一个工厂函数，专门用来创建NullCustomer对象。这样一来，用户就不必知道空对象的存在了：

class Customer ...
    static Customer newNull(){
       return new NullCustomer();
    }

接下来的部分稍微有点麻烦。对于所有“返回null”的地方，都要将它改为“返回空对象”。此外，还要把foo==null这样的检查替换成foo.isNull（）。下列办法很有用:查找所有提供Customer对象的地方，将他们都加以修改，使它们不能返回null，改而返回一个NullCustomer对象。

class Site...
   Customer getCustomer(){
      return (_customer==null)?Customer.newNull():_customer;
   }

另外还要修改所有使用Customer对象的地方，让它们以isNull()函数进行检查，不再使用==null检查方式。

Customer customer = site.getCustomer();
BillingPlan plan;
if(customer.isNull()) plan = BillingPlan.basic();
else plan = customer.getPlan();
...

String customerName;
if(customer.isNull()) customerName = "occupant";
elsed customerName = customer.getName();
...

int weeksDelinquent;
if(customer.isNull()) weeksDelinquent = 0;
else weeksDelinquent = customer.getHistory().getWeeksDelinquentInLasterYear();

毫无疑问，这是本项重构中最需要技巧的部分。对于每一个需要替换的可能等于null的对象，都必须找到所有检查它等于null的地方，并逐一替换。如果这个对象被传播到很多地方，追踪起来就很困难。上述范例中，我们必须找出每一个类型为Customer的变量，以及它们被使用的地点。很难讲这个过程分成更小的步骤。

这个步骤完成，如果编译和测试都顺利通过，我们将进行下一步动作。到目前为止，使用isNull()函数尚未带来任何好处。只有把相关行为移到NullCustomer中并去除条件表达式之后，才能得到实际的好处。我们可以逐一将各种行为移过去。首先从“取得顾客名称”这个函数开始。

首先为NullCustomer加入一个合适的函数，通过这个函数来取得顾客名称：

class NullCustomer...
  public String getName(){
     return "occupant";
  }

现在可以去掉条件代码了:

String customerName = customer.getName();

接下来我们以相同手法处理其他函数，使它们对相应查询租出合适的响应。

请注意：只有当大多数客户代码都要求空对象作出相同相应时，这样的行为搬移才有意义。

范例2：测试接口

除了定义isNull() 之外，也可以建立一个用以检查“对象是否为null”的接口。使用这种办法，需要新建一个Null接口，其中不定义任何函数：

interface Null {}

然后，让空对象实现Null接口：

class NullCustomer extends Customer implements Null...

然后就可以用instanceof操作符检查对象是否为null：

通常我们应当尽量避免使用instanceof操作符，但在这种情况下，使用它是没有问题的。而且这种做法还有另一个好处：不需要修改Customer。这么一来即使无法修改Customer源码，也可以使用空对象

其他特殊情况

使用本项重构时，你可以有几种不同的空间对象，例如你可以说“没有顾客”和“不知名顾客”，这两种情况是不同的。果真如此，你可以针对不同的情况建立不同的空对象类。有时候空对象也可以携带数据，例如不知名顾客的使用记录等，于是我们可以在查出顾客姓名之后将账单寄给他。

本质上来说，这是一个比Null Object模式更大的模式：Special case模式。所谓特例类，也就是某个类的特殊情况，有着特殊行为。因此表示“不知名顾客”的UnknownCustomer和表示“没有顾客”的NoCustomer都是Customer的特例。我们经常可以在表示数量的类中看到这样的“特例类”，例如Java浮点数有“正无穷大”、“负无穷大”和“非数量”（NaN）等特例。特例类的价值是：它们可以降低你的“错误处理”开销，例如浮点运算决不会抛出异常。如果你对NaN的浮点运算，结果也会是个NaN。这和“空对象的访问函数通常返回令一个空对象”是一样的道理