作为一名程序员，我们的本职工作是写代码。今天，我们来学习下如何提高 Java 代码的质量
1 可读性
1.1 准确命名
每种编程语言都有自己的命名规范，不同语言的风格差异有大有小，下面以 Java 为例：
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
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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
/** * 简单分流算法实验, 每次分流只用考虑当前的桶, 不用回溯历史版本 * {@link https://duapp.yuque.com/team_tech/confluence-data-iwskfg/dzmogk} * @author hufei * @date 2021/6/8 7:59 下午 */
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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。
/** * AB分桶算法接口规范 * 对外暴露实验桶计算接口，该接口有一个抽象实现类AbstractBucketAlgorithm，具体的分桶算法实现这个抽象类 * @author hufei * @date 2021/6/8 6:06 下午 */
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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
/** * 计算实验层的桶信息 * @param layerId 分层 id * @param expId 实验 Id * @param expRatio 新的实验占层流量比例 * @param existsLayerBucket 老的层流量实验配比 * @return 新的层流量实验配比 * @throws BucketAlgorithmException */
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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。
/** * 代表kafka收到消息的答复数,0就是不要答复,爱收到没收到.1就是有一个leader broker答复就行,all是所有broker都要收到才行 * 0:Producer不等待kafka服务器的答复,消息立刻发往socket buffer,这种方式不能保证kafka收到消息,设置成这个值的时候retries参数就失效了,因为producer不知道kafka收没收到消息,所以所谓的重试就没有意义了,发送返回值的offset全默认是-1. * 1: 等待leader记录数据到broker本地log即可.不等待leader同步到其他followers,那么假如此时刚好leader收到消息并答复后,leader突然挂了,其他fowller还没来得及复制消息呢,那么这条消息就会丢失了. * all:等待所有broker记录消息.保证消息不会丢失(只要从节点没全挂),这种方式是最高可用的 acks默认值是1. */private String acks = "0";
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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; ......}
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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];}
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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)})
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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(); } }}
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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();
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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); }}
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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;}
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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();}
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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(); }}
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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; }}
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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";}
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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();}
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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);}
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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);}
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可以使用枚举：
public boolean addExp(){ expEntity.setExpType(ExpTypeEnum.SERVER.getExpType());}
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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);
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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。
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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。
/** * AB分桶算法 * @author hufei * @date 2021/6/8 6:06 下午 */public interface BucketAlgorithmTemplate { /** * ab分桶算法 * * @param layerId * @param expId 实验id * @param expRatio 实验占层流量比 * @param expGroups 实验组详情 * @param existsBucket 已存在的实验层和实验组流量详情,第一次创建传null * @return * @throws BucketAlgorithmException */ public Map<Integer, JSONObject> calculateBucket(Integer layerId, Integer expId, Integer expRatio, Map<Integer, Integer> expGroups, Map<Integer, List<JSONObject>> existsBucket) throws BucketAlgorithmException;}
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/** * AB分桶算法 * @author hufei * @date 2021/6/8 6:39 下午 */public abstract class AbstractBucketAlgorithm implements BucketAlgorithmTemplate { /** * @param expId 实验id * @param expRatio 实验占层流量比 * @param expGroups 实验组详情 * @param existsBucket 已存在的实验层和实验组流量详情,第一次创建传null * @return * @author hufei * @description ab分桶算法 * @date 2021/6/8 6:31 下午 */ 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; } /** * @param layerId * @param expId * @param expRatio * @return * @author hufei * @description 新建层 * @date 2021/6/10 11:24 上午 */ 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(); } /** * @return * @author hufei * @description 新建实验 *@date 2021/6/10 11:24 上午 */ public JSONObject newExp(Map<Integer, Integer> expGroups) { return new JSONObject(); } public JSONObject calculateExp(Map<Integer, Integer> expGroups, List<JSONObject> expHistoryFlow) { return new JSONObject(); }}
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/** * 简单分流算法实验, 每次分流只用考虑当前的桶, 不用回溯历史版本 *{@link https://duapp.yuque.com/team_tech/confluence-data-iwskfg/dzmogk} * @author hufei * @date 2021/6/8 7:59 下午 */public class SimpleBucketAlgorithm extends AbstractBucketAlgorithm { /** * @param layerId * @param expId *@param expRatio * @return * @author hufei * @description 新建层 *@date 2021/6/10 11:24 上午 */ @Override public JSONObject newLayer(Integer layerId, Integer expId, Integer expRatio) { ...... } @Override public JSONObject calculateLayer(Integer layerId, Integer expId, Integer expRatio, List<JSONObject> layerHistoryFlow) { ...... } /** * @return * @author hufei * @description 新建实验 * @date 2021/6/10 11:24 上午 */ @Override public JSONObject newExp(Map<Integer, Integer> expGroups) { ...... }/** * 实验组流量变更: * 1.优先从右边空白开始分配 * 2.先增后减 * * @param expGroups * @param expHistoryFlow * @return */ @Override public JSONObject calculateExp(Map<Integer, Integer> expGroups, List<JSONObject> expHistoryFlow) { ....... } /** * 递归计算 */ private void calculateExpRecursion(JSONObject currentExpFlow, Map<Integer, Long> groupCountMap, List<Integer> positiveRatioList, List<Integer> negativeRatioList, Map<Integer, Long> groupNeedAddOrReduceRatioMap) { }}
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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++){...}
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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();
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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。
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