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如何提高Java代码的质量

2024-12-13 16:01

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Java整体命名风格为UpperCamelCase或lowerCamelCase形式。不管是类还是变量命名要见名知意,切勿使用缩写或中文;风格统一,尽量使用英文名词,切勿中英文混合;尽量避免和Java自带类库重名,切勿使用Java关键字命名。

包命名使用小写英文名词,使用“.”分割,每个被分割的单元尽量只有一个名词,命名规范为:

域名.公司/个人名称.项目名称.模块名称

类采用UpperCamelCase命名风格,一些特殊的缩写可以采用全大写,如XML。类命名使用名词描述类的作用。

接口采用UpperCamelCase命名风格,由于接口定义的是一类功能或动作,所以接口的命名一般使用形容词或动词描述接口的行为。

抽象类除了满足UpperCamelCase风格外,一般需要加上Abstract前缀。

异常类除了满足UpperCamelCase风格外,一般需要加上Exception或Error后缀,使用名词描述什么异常或错误。

枚举类除了满足UpperCamelCase风格外,一般加上Enum后缀,枚举类中的枚举值采用全部大写风格,单词与单词之间使用“_”进行分割。

方法命名采用lowerCamelCase风格,一般使用动词+名词来命名,比较常见的有doXxx,handleXxx,findXxxx。

变量命名采用lowerCamelCase风格,一般使用名词描述变量的作用,需要注意的是区别于常量,尽量不要使用特殊符号前缀或使用“_”分割符号。

常量命名采用全部大写,单词与单词之间使用“_”进行分割。

1.2 代码风格

在日常的项目开发中,一个项目有很多人协同开发,每个人使用的开发工具不一样,比如大家常用的vs code和idea,不同的开发工具或代码习惯也会导致代码风格不一致,我们在开发时可能习惯性的进行代码格式化,就会导致整个类改动非常多,在代码合并时容易冲突。

我们可以在项目中增加.editorconfig文件来统一代码风格。

root = true

[*.{adoc,bat,groovy,html,java,js,jsp,kt,kts,md,properties,py,rb,sh,sql,svg,txt,xml,xsd}]
charset = utf-8

[*.{groovy,java,kt,kts,xml,xsd}]
indent_style = tab #tab键缩进,可选"space""tab"
indent_size = 4 #缩进空格为4个
end_of_line = lf #结尾换行符,可选"lf""cr""crlf"
charset = utf-8 #文件编码
trim_trailing_whitespace = true #不保留行末的空格
insert_final_newline = true #文件末尾增加一个空行
curly_bracket_next_line = false #大括号不另起一行
spaces_around_operators = true #运算符两边都有空格
indent_brace_style = 1tbs #条件语句格式是1tbs

1.3 注释规约

类注释

类注释采用,在每个类的头部要有必要的注释信息,包括:作者、创建时间、类功能描述


接口注释

接口注释采用,在满足类注释的基础上,接口注释应该包含接口的目的、如何使用。


方法注释

方法注释采用,描述方法的功能、输入、输出及返回值说明

方法内部注释

代码做了些什么以及为什么这样做,特别是复杂的逻辑处理部分,要尽可能的给出详细的注释。

全局变量注释

包括变量的功能、取值范围、注意事项等的说明。



private String acks = "0";

局部变量注释

主要的局部变量必须有注释,无特别意义的情况下可以不加注释。

2可靠性

2.1 增强健壮性

慎用递归算法

递归算法写起来很简单,但用的不好容易导致堆栈溢出和死循环问题。因此尽量不要使用递归算法,如果要使用需要注意以下几个问题:

把退出条件放在函数最上方,这样比较清晰,防止程序一直不满足退出条件而导致堆栈溢出


public int recursiveAlgorithm(){
if (退出条件)
return 0;
......
}

避免在递归函数中出现过大的局部变量,这会加速堆栈空间的消耗


public int recursiveAlgorithm(){
char buf[] = new char[1024];
}

增加一个最大递归深度,防止出现死循环导致堆栈溢出

使用参数校验

项目中有很多接口提供给前端,有一些参数在后续的逻辑处理中不能为空并且没有做非空校验,靠口头的约定参数不能为空,如果前端调用时没有传参就会出现空指针异常。最好的解决办法是统一参数校验框架,在接口的入参进行非空限制,如果为空,统一抛出异常。

@Valids({
@Valid(names = "request.expStatus",required = true,regex = "[1,2]",error = "实验状态必须为1或者2"),
@Valid(names = "request.weekDateList,request.type" , required = true)
})

幂等校验

我们的系统应该做好幂等校验,等于同一笔业务操作,不管调用多少次,得到的结果都是一样的。比如用户重复下单、MQ消息重复消费、前端重复提交表单等,这些都是需要保证幂等操作。

2.2 善始善终

异常处理

我们在进行异常处理时,一定要把必须执行的语句放到finally块中,比如读写文件时,在finally块中关闭IO连接。

BufferedReader br = null;
try {
br = new BufferedReader(new FileReader(new File("")));
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (br != null) {
try {
br.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

加锁释放锁

我们在日常的开发中经常会碰到资源竞争的问题,此时我们需要对竞争的资源进行加锁处理,如果我们忘记释放锁,就会导致其他的请求阻塞。

Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
......
lock.unlock();

资源释放

我们在日常的开发中会用到数据库或网络资源,此时我们需要建立数据库连接或网络连接,如果我们忘记释放连接就会导致数据库资源或网络资源一直被占用,直到连接失效。虽然我们在日常的开发中不会直接创建连接而是使用连接池,但是连接数最大连接数如果设置的过大,也会导致资源的耗尽。


ResultSet resultSet = null;
Statement statement = null;
Connection connection = null;
try {
Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");
connection = DriverManager.getConnection(url,user,pwd);
statement = connection.createStatement();
resultSet = statement.executeQuery("select * from student");
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (resultSet != null) {
resultSet.close();
}
} catch (SQLException e) {
log.error(e.getMessage(),e);
}
try {
if (statement != null) {
statement.close();
}
} catch (SQLException e){
log.error(e.getMessage(),e);
}
try {
if (connection != null) {
connection.close();
}
} catch (SQLException e){
log.error(e.getMessage(),e);
}
}

2.3 异常处理

尽量使用非受检异常

受检异常的缺陷:

例如我们定义一个接口

interface User {
public void changePassword() throws MySecurityException;
}

随着业务的开发,接口抛出的异常增加,比如新增一个RejectChangeException,那就需要修改User接口,这就会导致所有的User接口调用者都要追加对RejectChangeException异常的处理。

一个方法增加了受检异常,则调用者必须对异常进行处理,比如调用无受检异常:

public static void main(String[] args) {
userImpl.changePassword();
}

如果调用受检异常就不一样了:


public static void main(String[] args) {
try {
userImpl.changePassword();
} catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
}

如果一个方法使用了受检异常,那么调用者就必须处理,特别是在多个异常的情况下,要增加多个catch块进行处理,就会增加代码复杂度。

不要在finally块中处理返回值

在finally块中进行return会导致如下问题:



public static void main(String[] args) {
calculate(100);
}
public static int calculate(int number) throws Exception {
try {
if (number < 100) {
throw new DataFormatException("数据格式错误");
} else {
return number;
}
} catch (Exception e) {
throw e;
} finally {
return -1;
}
}

当我们在try块中抛出异常时,异常线程在监视到有异常发生时,就会在异常表中登记当前的异常类型为DataFormatException,但是当执行器执行finally代码块时,就会重新为方法赋值,也就是告诉调用者“该方法执行正确,没有异常产生”,比如我们调用上面的方法,传入-1,不会抛出异常。

异常封装

Java中提供了异常处理机制,可以保证程序的健壮性,但是Java中提供的都是通用异常,我们在项目的开发中需要封装一些业务的异常。

统一异常处理

在项目开发中,可以用切面统一异常处理或依赖SpringMVC的ControllerAdvice,将错误信息按项目统一格式返回给前端,这样在开发过程中只用抛出异常就可以了。

禁止直接吞掉异常

吞掉异常会导致难以排查程序运行过程中出现的问题,应该将异常向上抛出。

2.4 留意编译告警

程序中的编译告警容易被忽略,因为即使出现了告警,源文件仍能被编辑通过并运行,尤其是我们在开发的过程中使用IDE,但这些告警中往往隐藏着一些潜在的问题。

2.5 尽早暴露问题

一个bug在项目的开发、自测、测试、发布等阶段被发现,其修复成本是不一样的,越往后修复成本越高,尤其到了线上可能还会造成一定的资损。项目研发在开发和自测的过程中,应重视代码质量,自测或使用bug扫描工具来尽早的发现问题。

SpotBugs

SpotBugs提供静态字节代码分析,它使用静态分析来查找400多种错误模式,例如空指针取消引用、无限递归循环,对Java库的错误使用和死锁。

3、可维护性

3.1 记录日志

3.2 明确错误提示

在产品的使用中,我们会提示一些错误信息给用户,但是如果提供笼统的错误提示可能令用户感到困惑,如:“服务暂不可用”,尤其我们不能提示:“系统内部错误,请联系系统管理员!”给用户,这会降低用户对产品的信任度。我们可以提示具体的错误信息,如“xxx信息未填,请先填写完成。”

3.3 保持代码简洁性

避免嵌套if/else

代码中经常会进行空值判断和逻辑判断,if/else嵌套会使得代码逻辑看起来非常复杂。


public static String getDepartmentNameOfUser(String username) {
Result<User> result = getUserByName(username);
if (result != null) {
User user = result.getData();
if (user != null) {
Department department = user.getDepartment();
if (department != null) {
return department.getName();
}
}
}
return "未知部门";
}

尽量避免嵌套if/else,可以这样写:

public static String getDepartmentNameOfUser(String username) {
Result<User> result = getUserByName(username);
if (result == null) {
return "未知部门";
}
User user = result.getData();
if (user == null) {
return "未知部门";
}
Department department = user.getDepartment();
if (department == null) {
return "Department为空";
}
return department.getName();
}

抽取类、方法

让类或方法的职责更加明确,不要把所有的逻辑写到一个方法里面。

public boolean addExp(ExpVO expVO){
//校验参数是否正确,如果失败直接抛出异常
checkParamValidate(expVO);
//新增实验信息
addExp(expVO);
//新增实验组
expGroupService.addExpGroup(expVO);
//新增实验层
expLayerService.addExpLayer(expVO);
//计算实验流量
List<ObjectFLowEntity> flowEntityList = flowService.calculateFlow(expVO);
//保存流量信息
flowService.saveFlow(flowEntityList);
}

不要使用魔法值

不要在代码中使用魔法值,这样后续如果值变化改动起来会漏掉。


public boolean addExp(){
//服务端实验
expEntity.setExpType(1);
}

可以使用枚举:


public boolean addExp(){
expEntity.setExpType(ExpTypeEnum.SERVER.getExpType());
}

3.4 使用开源工具

使用一些开源工具可以减少我们重复造轮子,而且常用的开源工具都有完整的单元测试覆盖,可以有效的减少bug的出现。

Google Guava

Guava是一组来自Google的核心Java库,其中包括集合、缓存、原生类型、并发、常用注解、基本字符串操作和I/O等等。

比如集合的交、并、查集,使用Google Guava就很方便。


Set<Integer> sets = Sets.newHashSet(1, 2, 3, 4, 5, 6);
Set<Integer> sets2 = Sets.newHashSet(3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
//交集
SetView<Integer> intersection = Sets.intersection(sets, sets2);
//差集
SetView<Integer> diff = Sets.difference(sets, sets2);
//并集
SetView<Integer> union = Sets.union(sets, sets2);

Apache Commons

Apache Commons是对JDK的扩展,包含了很多开源的工具,下面是我们项目中常用的工具:

Commons Lang3:处理Java基本对象方法的工具类,提供对字符、数组等基本对象的操作。

Commons Codec:提供常用的编码和解码方法,如DES、SHA1、Base64。

Commons BeanUtils:提供Bean的动态生成。

Commons HttpClient:简化HTTP客户端与服务端的各种通讯。

Log4j

各大开源框架和项目中用的最多的日志框架。

4、可扩展性

我们写的代码都是为了特定的需求服务的,但是这些需求并不是一成不变的,当需求变更了,如果我们代码的扩展性很好,我们可能只需要简单的添加或者删除模块就行了,如果扩展性不好,可能所有的代码都需要重写,所以提供代码的扩展性是必须的,我们在写代码的时候使用设计模式可以使代码具备很好的扩展性。

比如AB分流算法,分流算法根据不同的场景不同的需求有不同的实现,我们定义好算法的接口,不同的分流算法实现这个接口,那么我们在使用的时候只需要考虑使用哪个算法就行了,不需要关心算法的实现。


public interface BucketAlgorithmTemplate {


public Map<Integer, JSONObject> calculateBucket(Integer layerId, Integer expId, Integer expRatio, Map<Integer, Integer> expGroups, Map<Integer, List<JSONObject>> existsBucket) throws BucketAlgorithmException;
}


public abstract class AbstractBucketAlgorithm implements BucketAlgorithmTemplate {

public Map<Integer, JSONObject> calculateBucket(Integer layerId, Integer expId, Integer expRatio, Map<Integer, Integer> expGroups, Map<Integer, List<JSONObject>> existsBucket) throws BucketAlgorithmException {
calculateVerify();
Map<Integer, JSONObject> bucketMap = new HashMap<>();
JSONObject layerObj = new JSONObject();
JSONObject expObj = new JSONObject();
if (existsBucket == null) {
//如果不存在历史分流信息,说明层是新建,实验也是新建
layerObj = newLayer(layerId, expId, expRatio);
expObj = newExp(expGroups);
} else if (existsBucket.get(layerId) != null && existsBucket.size() == 1) {
//只有层的历史记录,但是没有实验的历史记录,说明层已经存在实验是新建
layerObj = calculateLayer(layerId, expId, expRatio, existsBucket.get(layerId));
expObj = newExp(expGroups);
} else if (existsBucket.get(layerId) != null && existsBucket.get(expId) != null) {
//有层和实验的历史记录,说明层不是新建并且实验也不是新建
layerObj = calculateLayer(layerId, expId, expRatio, existsBucket.get(layerId));
expObj = calculateExp(expGroups, existsBucket.get(expId));
}
bucketMap.put(layerId, layerObj);
bucketMap.put(expId, expObj);
return bucketMap;
}

public JSONObject newLayer(Integer layerId, Integer expId, Integer expRatio) {
return new JSONObject();
}
public JSONObject calculateLayer(Integer layerId, Integer expId, Integer expRatio, List<JSONObject> layerHistoryFlow) {
return new JSONObject();
}

public JSONObject newExp(Map<Integer, Integer> expGroups) {
return new JSONObject();
}

public JSONObject calculateExp(Map<Integer, Integer> expGroups, List<JSONObject> expHistoryFlow) {
return new JSONObject();
}
}


public class SimpleBucketAlgorithm extends AbstractBucketAlgorithm {

@Override
public JSONObject newLayer(Integer layerId, Integer expId, Integer expRatio) {
......
}
@Override
public JSONObject calculateLayer(Integer layerId, Integer expId, Integer expRatio, List<JSONObject> layerHistoryFlow) {
......
}

@Override
public JSONObject newExp(Map<Integer, Integer> expGroups) {
......
}

@Override
public JSONObject calculateExp(Map<Integer, Integer> expGroups, List<JSONObject> expHistoryFlow) {
.......
}

private void calculateExpRecursion(JSONObject currentExpFlow, Map<Integer, Long> groupCountMap, List<Integer> positiveRatioList, List<Integer> negativeRatioList, Map<Integer, Long> groupNeedAddOrReduceRatioMap) {

}
}

5、效率​

5.1 代码优化

循环优化

for (int i=0;i<list.size;i++) {
...
}
for (int i=0,size=list.size();i<size;i++){
...
}

不要在循环中创建对象

集合优化

在初始化集合时,尽量指定可预知的集合大小,减少集合的扩容次数。

5.2 引入并发

并发可以很好的提升程序的执行时间,但是使用不好也会带来很多问题。如果任务和任务之间没有关联性,我们并发的执行任务来缩短整体时间。


CompletableFuture[] cfs = tailorEntry.getValue().values().stream().map(layerExtraInfo -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> layerCalculate(layerExtraInfo, userHitWhiteListMap, request.getUserId(), needGroupId, request.getCurrentGroupParm()), asyncFlowServiceExecutor).whenComplete((r, e) -> {
if (!r.isEmpty()) {
hitGroupList.addAll(r);
r.forEach(g -> {
needGroupId.add(g.getId());
});
}
})).toArray(CompletableFuture[]::new);
CompletableFuture.allOf(cfs).join();

提高代码质量是一个复杂且持续的工作,一篇文章的讲解也很有限,我们在项目的开发中需要持续不断的迭代优化,来保证代码的质量。​

*文

来源:得物技术内容投诉

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