空对象模式

空对象模式
空对象模式（Null Object Pattern）是一种设计模式，用于解决在某些情况下不需要实例化具体的对象，而是返回一个“空”对象，这样可以简化代码、避免 NullPointerException 和提高程序的可读性和维护性。简单来说，”空对象模式“就是本该返回None值或抛出异常时，返回一个符合正常结果接口的特制“空类型对象”来代替，以此免去调用方法的错误处理工作。

来看一个例子，现有多份问卷调查的得分记录，全部为字符串格式，存放在一个列表中：

data = ['bruce_liu 98', 'mike 100', 'invalid-data', 'roland $invalid_points', ...]

正常的得分记录是{username} {points}格式，但你会发现， 有些数据明显不符合规范（比如invalid-data）。现在统计合格（大于等于80）的得分记录总数，代码如下：

QUALIFIED_POINTS = 80


class CreateUserPointError(Exception):
    """创建得分纪录失败时抛出"""


class UserPoint:
    """用户得分记录"""

    def __init__(self, username, points):
        self.username = username
        self.points = points

    def is_qualified(self):
        """返回得分是否合格"""
        return self.points >= QUALIFIED_POINTS


def make_userpoint(point_string):
    """从字符串初始化一条得分记录

    :param point_string: 形如 "piglei 1" 的表示得分记录的字符串
    :return: UserPoint 对象
    :raises: 当输入数据不合法时返回 CreateUserPointError
    """
    try:
        username, points = point_string.split()
        points = int(points)
    except ValueError:
        raise CreateUserPointError('input must follow pattern "{username} {points}"')

    if points < 0:
        raise CreateUserPointError('points can not be negative')
    return UserPoint(username=username, points=points)


def calc_qualified_count(points_data):
    """计算得分合格的总人数

    :param points_data: 字符串格式的用户得分列表
    """
    result = 0
    for point_string in points_data:
        try:
            point_obj = make_userpoint(point_string)
        except CreateUserPointError:
            pass
        else:
            result += point_obj.is_qualified()
    return result


data = [
    'bruce_liu 98',
    'nobody 61',
    'cotton 83',
    'invalid_data',
    'roland $invalid_points',
    'alfred -3',
]
print(calc_qualified_count(data))

#输出结果
# 2

在上面的代码里，因为输入数据可能不符合要求，所以make_userpoint()方法在解析输入数据、创建UserPoint对象的过程中，可能会抛出CreateUserPointError异常来通知调用方。

因此，每当调用make_userpoint()时， 都必须加上try/except语句来捕获异常。假如引入“空对象模式”，上面的异常处理逻辑可以完全消失， 代码如下：

QUALIFIED_POINTS = 80


class UserPoint:
    """用户得分记录"""

    def __init__(self, username, points):
        self.username = username
        self.points = points

    def is_qualified(self):
        """返回得分是否合格"""
        return self.points >= QUALIFIED_POINTS


class NullUserPoint:
    """一个空的用户得分记录"""

    username = ''
    points = 0

    def is_qualified(self):
        return False


def make_userpoint(point_string):
    """从字符串初始化一条得分记录

    :param point_string: 形如 "piglei 1" 的表示得分记录的字符串
    :return: 如果输入合法，返回 UserPoint 对象，否则返回 NullUserPoint
    """
    try:
        username, points = point_string.split()
        points = int(points)
    except ValueError:
        return NullUserPoint()

    if points < 0:
        return NullUserPoint()
    return UserPoint(username=username, points=points)


def count_qualified(points_data):
    """计算得分合格的总人数

    :param points_data: 字符串格式的用户得分列表
    """
    return sum(make_userpoint(s).is_qualified() for s in points_data)


data = [
    'bruce_liu 98',
    'nobody 61',
    'cotton 83',
    'invalid_data',
    'roland $invalid_points',
    'alfred -3',
]

print(calc_qualified_count(data))

在这个代码里，定义了一个代表“空得分记录”的新类型：NullUserPoint，每当make_userpoint()接收到无效的输入，执行失败时，就会返回一个NullUserPoint对象。这样修改后，count_qualified()就不再需要处理任何异常了：

def count_qualified(points_data):
    """计算得分合格的总人数

    :param points_data: 字符串格式的用户得分列表
    """
    return sum(make_userpoint(s).is_qualified() for s in points_data)

这里的make_userpoint()总是会返回一个符合要求的对象（UserPoint()或NullUserPoint()），同前面unset命令的故事一样，“空对象模式”也是一种转换设计观念以避免错误处理的技巧。当函数进入边界情况时，“空对象模式”不再抛出错误