Java和Ceylon对象的构造和验证的代码案例分享

当变换Java代码为Ceylon代码时，有时候我会遇到一些Java类构造器混淆了验证与初始化的情形。让我们使用一个简单但是人为的代码例子来说明我想阐述的意思。

一些坏代码

考虑下面的Java类。（伙计，不要在家里写这样的代码）

public class Period {
    private final Date startDate;
    private final Date endDate;
    //returns null if the given String
    //does not represent a valid Date
    private Date parseDate(String date) {
       ...
    }
    public Period(String start, String end) {
        startDate = parseDate(start);
        endDate = parseDate(end);
    }
    public boolean isValid() {
        return startDate!=null && endDate!=null;
    }
    public Date getStartDate() {
        if (startDate==null) 
            throw new IllegalStateException();
        return startDate;
    }
    public Date getEndDate() {
        if (endDate==null)
            throw new IllegalStateException();
        return endDate;
    }
}

嘿，我之前已经警告过，它是人为的。但是，在实际Java代码中找个像这样的东西实际上并非不常见。

这里的问题在于，即使输入参数（在隐藏的parseDate()方法中）的验证失败了，我们还是会获得一个Period的实例。但是我们获取的那个Period不是一个“有效的”状态。严格地说，我的意思是什么呢？

好吧，假如一个对象不能有意义地响应公用操作时，我会说它处于一个非有效状态。在这个例子里，getStartDate() 和getEndDate()会抛出一个IllegalStateException异常，这就是我认为不是“有意义的”一种情况。

从另外一方面来看这个例子，在设计Period时，我们这儿出现了类型安全的失败。未检查的异常代表了类型系统中的一个“漏洞”。因此，一个更好的Period的类型安全的设计，会是一个不使用未检查的异常—在这个例子中意味着不抛出IllegalStateException异常。

（实际上，在真实代码中，我更有可能遇到一个getStartDate() 方法它不检查null ，在这个代码行之后就会导致一个NullPointerException异常，这就更加糟糕了。）

我们能够很容易地转换上面的Period类成为Ceylon形式的类：

shared class Period(String start, String end) {
    //returns null if the given String
    //does not represent a valid Date
    Date? parseDate(String date) => ... ;
    value maybeStartDate = parseDate(start);
    value maybeEndDate = parseDate(end);
    shared Boolean valid
        => maybeStartDate exists 
        && maybeEndDate exists;
    shared Date startDate {
        assert (exists maybeStartDate);
        return maybeStartDate;
    }
    shared Date endDate {
        assert (exists maybeEndDate);
        return maybeEndDate;
    }
}

当然了，这段代码也会遇到与原始Java代码同样的问题。两个assert符号冲着我们大喊，在代码的类型安全中有一个问题。

使Java代码变得更好

Java里我们怎么改进这段代码呢？好吧，这儿就是一个例子关于Java饱受诟病的已检查异常会是一个非常合理的解决方法！我们可以稍微修改下Period来从它的构造器中抛出一个已检查的异常：

public class Period {
    private final Date startDate;
    private final Date endDate;
    //throws if the given String
    //does not represent a valid Date
    private Date parseDate(String date)
            throws DateFormatException {
       ...
    }
    public Period(String start, String end) 
            throws DateFormatException {
        startDate = parseDate(start);
        endDate = parseDate(end);
    }
    public Date getStartDate() {
        return startDate;
    }
    public Date getEndDate() {
        return endDate;
    }
}

现在，使用这个解决方案，我们就不会获取一个处于非有效状态的Period，实例化Period的代码会由编译器负责去处理无效输入的情形，它会捕获一个DateFormatException异常。

try {
    Period p = new Period(start, end);
    ...
}
catch (DateFormatException dfe) {
    ...
}

这是一个对已检查异常不错的、完美的、正确的使用，不幸的是我几乎很少看到Java代码像上面这样使用已检查异常。

使Ceylon代码变得更好

那么Ceylon怎么样呢？Ceylon没有已检查异常，因而我们需要寻找一个不同的解决方式。典型地，在Java调用一个函数会抛出一个已检查异常的情形中，Ceylon会调用函数返回一个联合类型。因为，一个类的初始化不返回除了类自己外的任何类型，我们需要提取一些混合的初始化/验证的逻辑来使其成为一个工厂函数。

//returns DateFormatError if the given 
//String does not represent a valid Date
Date|DateFormatError parseDate(String date) => ... ;
shared Period|DateFormatError parsePeriod
        (String start, String end) {
    value startDate = parseDate(start);
    if (is DateFormatError startDate) {
        return startDate;
    }
    value endDate = parseDate(end);
    if (is DateFormatError endDate)  {
        return endDate;
    }
    return Period(startDate, endDate);
}
shared class Period(startDate, endDate) {
    shared Date startDate;
    shared Date endDate;
}

根据类型系统，调用者有义务去处理DateFormatError：

value p = parsePeriod(start, end);
if (is DateFormatError p) {
    ...
}
else {
    ...
}

或者，如果我们不关心给定日期格式的实际问题（这是有可能的，假定我们工作的初始化代码丢失了那个信息），我们可以使用Null而不是DateFormatError:

//returns null if the given String 
//does not represent a valid Date
Date? parseDate(String date) => ... ;
shared Period? parsePeriod(String start, String end)
    => if (exists startDate = parseDate(start), 
           exists endDate = parseDate(end))
       then Period(startDate, endDate)
       else null;
shared class Period(startDate, endDate) {
    shared Date startDate;
    shared Date endDate;
}

至少可以说，使用工厂函数的方法是优秀的，因为通常来说在验证逻辑和对象初始化之间它具有更好的隔离。这点在Ceylon中特别有用，在Ceylon中，编译器在对象初始化逻辑中添加了一些非常严厉的限制，以保证对象的所有领域仅被赋值一次。

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