Jumping with Try

场景

以一个简化了的用户登录的鉴权流程，流程大体如下：

• 首先尝试本站鉴权，如果失败，再尝试twiter的方式恢复；

• 之后再进行Two Factor认证；

快速实现

按照流程定义，可以快速实现第一个版本。这段代码充满了很多的坏味道，职责不单一，复杂的异常分支处理，流程的脉络不够清晰等等，接下来我们尝试一种很特别的重构方式来改善设计。

public boolean authenticate(String id, String passwd) {
  User user = null;    
  try {
   user = login(id, passwd);
  } catch (AuthenticationException e) {
    try {
      user = twiterLogin(id, passwd);
    } catch (AuthenticationException et) {
      return false;
    }
  }
    
  return twoFactor(user);
}

解决思路

login或twiterLogin生产User对象，扮演生产者的角色；而twoFactor消费User对象，扮演消费者的角色。

最难处理的就是login或twiterLogin可能会存在异常处理。正常情况下它们生产User对象，而异常情况下，则抛出异常。

重构的思路在于将异常处理更加明晰化，让生产者与消费者之间的关系流水化。为此，可以将User对象，可能抛出的异常进行容器化，它们形成互斥关系，不能共生于这个世界。

容器化

public interface Try<T> {
  static <T, E extends Exception> 
  Try<T> trying(ExceptionalSupplier<T, E> s) {
    try {
      return new Success<>(s.get());
    } catch (Exception e) {
      return new Failure<>(e);
    }
  }
  
  boolean isFailure();
  
  default boolean isSuccess() {
    return !isFailure();
  }
  
  T get();
}

其中，Success与Failure包内私有，对外不公开。

final class Success<T> implements Try<T> {
  private final T value;
  
  Success(T value) {
    this.value = value;
  }
  
  @Override
  public boolean isFailure() {
    return false;
  }

  @Override
  public T get() {
    return value;
  }
}

import java.util.NoSuchElementException;

final class Failure<T> implements Try<T> {
  private final Exception e;
  
  Failure(Exception e) {
    this.e = e;
  }
  
  @Override
  public boolean isFailure() {
    return true;
  }

  @Override
  public T get() {
    throw new NoSuchElementException("Failure.get");
  }
}

生产者

与JDK8标准库中不一样，它能处理受检异常。

@FunctionalInterface
public interface ExceptionalSupplier<T, E extends Exception> {
  T get() throws E;
}

第一次重构

import static Try.trying;

public boolean authenticate(String id, String passwd) {
  Try<User> user = trying(() -> login(id, passwd));
  if (user.isFailure()) {
    user = trying(() -> twiterLogin(id, passwd));
  }
 
  return user.isSuccess() && twoFactor(user.get());
}

链式DSL

上述trying的应用，使用状态查询的Try.isFailure/isSuccess方法显得有些笨拙，可以通过构造链式的DSL改善设计。

public interface Try<T> {
  ......

  <U> Try<U> recover(Function<Exception, Try<U>> f);
}

final class Success<T> implements Try<T> {
  ......
   
  @Override
  @SuppressWarnings("unchecked")
  public <U> Try<U> recover(Function<Exception, Try<U>> f) {
    return (Try<U>)this;
  }
}

final class Failure<T> implements Try<T> {
  private final Exception e;
  
  Failure(Exception e) {
    this.e = e;
  }
   
  @Override
  public <U> Try<U> recover(Function<Exception, Try<U>> f) {
    try {
      return f.apply(e);
    } catch (Exception e) {
      return new Failure<U>(e);
    }
  }
}

第二次重构

使用recover关键字，进一步地改善表达力。首先试图login生产一个User，如果失败从twiterLogin中恢复；最后由twoFactor消费User对象。

public boolean authenticate(String id, String passwd) {
  Try<User> user = trying(() -> login(id, passwd))
      .recover(e -> trying(() -> twiterLogin(id, passwd)));    
    
  return user.isSuccess() && twoFactor(user.get());
}

彻底链化

public interface Try<T> {
  ......

  default T getOrElse(T defaultValue) {
    return isSuccess() ? get() : defaultValue;
  }
    
  <U> Try<U> map(Function<T, U> f);
}

final class Success<T> implements Try<T> {
  ......
  
  @Override
  public <U> Try<U> map(Function<T, U> f) {
    try {
      return new Success<U>(f.apply(value));  
    } catch (Exception e) {
      return new Failure<U>(e);
    }
  }
}

final class Failure<T> implements Try<T> {
  ......

  @Override
  @SuppressWarnings("unchecked")
  public <U> Try<U> map(Function<T, U> f) {
    return (Try<U>)this;
  }
}

第三次重构

public boolean authenticate(String id, String passwd) {
  return trying(() -> login(id, passwd))
    .recover(e -> trying(() -> twiterLogin(id, passwd)))
    .map(user -> twoFactor(user))
    .getOrElse(false);
}

应用Scala

Java8 Lambda表达式() -> login(id, passwd)中空的参数列表颇让人费解，但这是Java8语言本身限制的，应用Scala表达力可进一步提高。

import scala.util.Try

def authenticate(id: String, passwd: String): Boolean = {
  Try(login(id, passwd))
    .recover{ case e: => twiterLogin(id, passwd) }
    .map(twoFactor)
    .getOrElse(false)
}

Try的本质

Try是Monad的一个应用，使得异常的处理可以在流水线上传递。使用Scala的Try简化实现版本是这样的。

sealed abstract class Try[+T] {
  def isSuccess: Boolean
  def get: T
}

final case class Failure[+T](val exception: Throwable) extends Try[T] {
  def isSuccess: Boolean = false
  def get: T = throw exception
}


final case class Success[+T](value: T) extends Try[T] {
  def isSuccess: Boolean = true
  def get = value
}

object Try {
  def apply[T](r: => T): Try[T] = {
    try Success(r) catch {
      case NonFatal(e) => Failure(e)
    }
  }
}