Java中如何优雅地调用多个方法

问题背景

有某个颇为复杂的功能，功能拆分时把该功能拆分成了数十个步骤，每个步骤用一个方法来实现。需要依次调用数十个方法/函数，这些方法有相同的签名。
为了后期的维护和扩展，显然不可能像这样去调用：

 step1(); // 第一步step2(); // 第二步...stepn(); // 第n步

这样去调用的话，如果后期要在每个方法/函数后面都增加一个额外的功能（比如测量每个步骤的运行时间），那么工作量就翻了N倍，超出想象！

如果把这些方法直接或间接放入一个数组中，遍历这个数组，取出这些方法调用，代码就会变得非常简洁，也容易维护。如：

   stepList = [step1, step, ..., stepn]; // 把这些步骤对应的方法都放入一个数组中for(int i=0; i<n; i++) { // 遍历stepList[i](); // 调用}

围绕这个思路，我们来看看在具体编程语言中如何实现。这里以Java为例。当然，如果用 C、Javascript、PHP，会更简单。

各个步骤的示例代码如下：
为测试，在一个类中编写了3个方法，来代表需要执行的多个步骤。

public class TestAction {/*** 步骤一*/public boolean step1() {System.out.println("step 1");return false;}/*** 步骤2*/public boolean step2() {System.out.println("step 2");return true;}/*** 步骤3*/public boolean step3() {System.out.println("step 3");return true;}
}

实现1. 反射 (Reflection)

把方法名字以字符串形式存放在一个数组，然后通过反射(Reflection)来获取到这个方法，再用invoke调用该方法。

/**
* 方式1: 用反射批量调用方法 (该方法写在 TestAction 类中）
* @return*/
public boolean doAllByReflect() {Class claz = getClass();String stepList[] = {"step1", "step2", "step3" // 把方法名称放在数组里};boolean result = false;try {for(String methodName : stepList) {Method method =claz.getMethod(methodName, null);  // 通过反射获取到该方法result = (boolean)method.invoke(this, null); // 调用}} catch (Exception e) { // 为缩减篇幅，具体异常的捕获和处理就不写了e.printStackTrace();}return result;
}

测试输出
step 1
step 2
step 3

评价

优点：

如果需要追加步骤或者调整步骤顺序，只需要更改存储方法名称的数组就行了，简单方便。
如果需要在每个方法调用前/后增加处理逻辑，在for循环里面处理一次就行，工作量也不大。

缺点：
1.上面纯粹使用反射，把方法名字以字符串形式放入数组，编辑器和编译器无法发现拼写错误，只有在运行时才能发现错误。所以编译器会提示需要捕获4种异常：

NoSuchMethodException 没有该方法。属于拼写错误导致的
IllegalArgumentException 参数非法错误。调用时传入了错误类型/数量的参数时导致的
InvocationTargetException 调用的方法出现异常。
IllegalAccessException 非法访问异常。如果在同一个类内调用，不存在该问题。

所以如果代码编写不注意，容易埋下隐患。

实现2. 反射 + 注解 (Refelction + Annotation)

比之于通过方法的字符串名称来获取方法实例，可以给需要调用的方法用注解(Annotation)打上标签，然后用反射获取所有方法(getDeclaredMethods())并遍历，判断是否有该注解(isAnnotationPresent()方法)，有就调用。

实现如下：

2.1 定义`Action`注解

@Retention(RetentionPolicy.CLASS)
@Target(ElementType.METHOD)
public @interface Action {int sort(); // sort用来给方法排序，让方法按指定顺序调用，这里不考虑
}

2.2 把需要调用的方法加上Action注解

public class TestAction {/*** 步骤一*/@Action(sort=1)public boolean step1() {System.out.println("step 1");return false;}/*** 步骤2*/@Action(sort=2)public boolean step2() {System.out.println("step 2");return true;}/*** 步骤3*/@Action(sort=3)public boolean step3() {System.out.println("step 3");return true;}
}

2.3 调用

/*** 方式2: 反射+注解 批量调用方法(该方法写在 TestAction 类中）* @return*/
public boolean doAllAnnotation() {Class claz = getClass();boolean result = false;try {Method[] methodList = claz.getDeclaredMethods();for(Method method : methodList) {// 如果该方法有Aaction注解，调用之if (method.isAnnotationPresent(Action.class)) {method.invoke(this, null);}}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();result = false;}return result;
}

测试输出
step 1
step 2
step 3

评价

优点：

如果需要追加步骤，增加相应的方法即可。
如果需要调整步骤顺序，调整注解中sort的值，在调用之前对其排序。
如果需要在每个方法调用前/后增加处理逻辑，在for循环里面处理一次就行，工作量也不大。

缺点：

调整顺序时需要增加额外的排序步骤。
如果注解被误用到了不是该步骤的方法上，会导致运行时出现问题。如果注解被误用到了不是该步骤的方法上，会导致运行时出现问题。

实现3. 利用Java8新特性: 方法引用和函数式接口

Java8提供了一些新特性，可以像函数式编程语言一样把方法当做一等公民，这两个便是 方法引用(Method Reference)和函数式接口(Functional Interface)。

首先利用函数式接口让每个方法都具有相同的类型（从而可以放入同一个数组），然后利用方法引用获取到该方法的引用，最后用 for循环依次调用每个方法。

实现如下：

3.1 定义一个接口 IAction

@FunctionalInterface
public interface IAction {boolean execute(); // 方法签名要与step系列方法的一样
}

3.2 调用

/*** 方式3: 方法引用 + 函数式接口 (该方法写在 TestAction类中)* @return*/
public boolean doAll() {IAction[] stepList = {this::step1, // step1()方法的引用this::step2,this::step3};boolean result = false;for(IAction action : stepList) {action.execute(); // 执行该方法}return result;
}

在Java8中，还可以用stream系列方法来代替上面的for循环:

Arrays.asList(stepList).stream().forEach(step-> step.execute());

测试输出
step 1
step 2
step 3

评价

优点：

如果需要追加步骤或调整步骤顺序，修改stepList这个数组就行。
如果需要在每个方法调用前/后增加处理逻辑，在for循环里面处理一次就行，工作量也不大
与前面两个使用反射来获取到方法的引用，这里直接通过方法引用，编辑器和编译器可以检查出潜在的错误，从而安全性较高。

缺点：
暂未发现明确的缺点。

4. 其它实现方式

当然也有其它方式来实现在一个循环中依次调用多个方法，比如：枚举Enum，或者把方法拆分到每个不同的类，每个类里的方法都是相同的名字和签名，然后创建每个类的实例放入一个数组，遍历，调用之。

由于这些实现方式的代码量较大，这里就不予举例了。

此文完。