设计模式之空对象模式详解(定义、优缺点、应用场景、实例类图）

在空对象模式（Null Object Pattern）中，一个空对象取代 NULL 对象实例的检查。Null 对象不是检查空值，而是反应一个不做任何动作的关系。这样的 Null 对象也可以在数据不可用的时候提供默认的行为。在空对象模式中，我们创建一个指定各种要执行的操作的抽象类和扩展该类的实体类，还创建一个未对该类做任何实现的空对象类，该空对象类将无缝地使用在需要检查空值的地方。

一、空对象模式的概要

意图

使用一个空对象代替 null 值，这个空对象实现了相同的接口，但对请求不做任何操作或提供默认操作。

主要解决的问题

1. 空对象模式解决的是在系统中使用null值可能导致的问题，如NullPointerException异常。

2. 它允许系统在没有合适对象时，使用一个"安全"的空对象继续运行，而不是失败。

使用场景

当系统中需要处理null对象，但又希望避免null检查或处理null值时。

实现方式

1. 定义协议：定义一个协议或接口，规定需要实现的行为。

2. 创建具体对象：实现协议的具体对象，提供实际的行为。

3. 创建空对象：也实现相同的协议，但提供"空"的实现，即不执行任何有意义的操作。

关键代码

1. 协议或接口：规定对象需要实现的方法。

2. 具体对象：实现了协议，包含实际的业务逻辑。

3. 空对象：实现了协议，但方法实现为空或默认行为。

结构

空对象模式包含以下几个主要角色：

1. 抽象对象（Abstract Object）：定义了客户端所期望的接口。这个接口可以是一个抽象类或接口。

2. 具体对象（Concrete Object）：实现了抽象对象接口的具体类。这些类提供了真实的行为。

3. 空对象（Null Object）：实现了抽象对象接口的空对象类。这个类提供了默认的无效行为，以便在对象不可用或不可用时使用。它可以作为具体对象的替代者，在客户端代码中代替空值检查。

应用实例

1. 日志系统：在日志系统中，空对象可能代表一个不执行任何操作的日志器。

2. 默认用户：在一个系统中，如果当前没有用户，可以使用一个空用户对象代替null。

二、空对象模式的优缺点

优点

1. 避免空值检查：消除了代码中的null值检查。

2. 简化客户端代码：客户端可以无视对象是否为空，直接调用方法。

3. 扩展性：添加新的具体对象对客户端透明，无需修改现有代码。

缺点

1. 可能隐藏错误：使用空对象可能隐藏了错误或异常情况，导致难以调试。

2. 增加设计复杂性：需要为每个可能返回null的接口实现一个空对象。

三、空对象模式的使用建议

1. 在系统中需要处理null值，但又希望简化错误处理和避免null检查时，考虑使用空对象模式。

2. 空对象模式应该谨慎使用，确保它不会掩盖错误或隐藏系统的真实状态。

3. 空对象应该提供和具体对象相同的接口，使得客户端代码无需改变即可使用。

四、空对象模式的实现

我们将创建一个定义操作（在这里，是客户的名称）的 AbstractCustomer 抽象类，和扩展了 AbstractCustomer 类的实体类。工厂类 CustomerFactory 基于客户传递的名字来返回 RealCustomer 或 NullCustomer 对象。

NullPatternDemo，我们的演示类使用 CustomerFactory 来演示空对象模式的用法。

1. 步骤 1：创建一个抽象类。

AbstractCustomer.java

public abstract class AbstractCustomer {
   protected String name;
   public abstract boolean isNil();
   public abstract String getName();
}

1. 步骤 2：创建扩展了上述类的实体类。

RealCustomer.java

public class RealCustomer extends AbstractCustomer {
 
   public RealCustomer(String name) {
      this.name = name;    
   }
   
   @Override
   public String getName() {
      return name;
   }
   
   @Override
   public boolean isNil() {
      return false;
   }
}

NullCustomer.java

public class NullCustomer extends AbstractCustomer {
 
   @Override
   public String getName() {
      return "Not Available in Customer Database";
   }
 
   @Override
   public boolean isNil() {
      return true;
   }
}

1. 步骤 3：创建 CustomerFactory 类。

CustomerFactory.java

public class CustomerFactory {
   
   public static final String[] names = {"Rob", "Joe", "Julie"};
 
   public static AbstractCustomer getCustomer(String name){
      for (int i = 0; i < names.length; i++) {
         if (names[i].equalsIgnoreCase(name)){
            return new RealCustomer(name);
         }
      }
      return new NullCustomer();
   }
}

1. 步骤 4：使用 CustomerFactory，基于客户传递的名字，来获取 RealCustomer 或 NullCustomer 对象。

NullPatternDemo.java

public class NullPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      AbstractCustomer customer1 = CustomerFactory.getCustomer("Rob");
      AbstractCustomer customer2 = CustomerFactory.getCustomer("Bob");
      AbstractCustomer customer3 = CustomerFactory.getCustomer("Julie");
      AbstractCustomer customer4 = CustomerFactory.getCustomer("Laura");
 
      System.out.println("Customers");
      System.out.println(customer1.getName());
      System.out.println(customer2.getName());
      System.out.println(customer3.getName());
      System.out.println(customer4.getName());
   }
}

1. 步骤 5：执行程序，输出结果：

Customers
Rob
Not Available in Customer Database
Julie
Not Available in Customer Database

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