深入理解条件控制语句 ：if-else

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有很多人有疑问，为什么程序员工资那么高，写的代码还有bug呢？

原因当然非常多，其中一个重要原因是“软件不能百分百反映复杂、模糊现实世界”。

软件是现实世界在计算机世界的反映，基于抽象、简化的模型实现的软件不能100%反映现实世界，当用户发现软件与现实不符时，bug就出现了。

从这个角度看，这是一个无法解决的矛盾，在计算机世界里，bug只能被发现、修复，不可能消灭。

尽管不存在没有bug的软件，软件是人类不可或缺的工具早已成为不可置否的事实。其原因就是软件能够相当大程度反映真实世界的复杂度，而条件控制语句if-else是软件解决复杂度的重要手段。

一、if-else基础

1.1 什么是if-else语句？

if-else语句是一种二分支选择结构，用于根据条件的真假来决定执行哪一段代码。其基本语法如下：

if (条件) { 
    // 条件为真时执行的代码块 } else { 
    // 条件为假时执行的代码块 } 

1.2 语法解析

• if关键字后面跟一个圆括号()，里面放置条件表达式。这个表达式的计算结果必须是一个布尔值（true或false）。
• 圆括号之后是一对大括号{}，里面包含当条件为真时需要执行的代码块。
• else关键字后面也跟着一对大括号，里面包含当条件为假时执行的代码块。

1.3 示例：根据成绩判断等级

假设我们需要编写一个程序，根据学生的考试分数判断其成绩等级（A: 90-100, B: 80-89, C: 70-79, D: 60-69, F: <60）。这是一个非常适合使用if-else结构的问题。

public class GradeCalculator { 
    public static void main(String[] args) { 
    int score = 85; // 假设学生分数为85分 if (score >= 90 && score <= 100) { 
    System.out.println("Grade: A"); } else if (score >= 80 && score < 90) { 
    System.out.println("Grade: B"); } else if (score >= 70 && score < 80) { 
    System.out.println("Grade: C"); } else if (score >= 60 && score < 70) { 
    System.out.println("Grade: D"); } else { 
    System.out.println("Grade: F"); } } } 

在这个示例中，我们首先定义了一个变量score来存储学生的分数。然后，通过一系列嵌套的if-else if语句检查分数范围，并根据范围输出相应的成绩等级。最后的else语句用来处理所有不满足上述条件的情况，即分数低于60分的情况。

二、嵌套if-else与多条件判断

2.1 嵌套if-else

在某些情况下，可能需要在满足一个条件后，再基于另一个条件进行判断，这时就需要使用嵌套的if-else结构。

2.2 示例：年龄和身高的游乐设施限制

考虑一个游乐园入口检查系统，规则如下：只有年龄大于等于12岁且身高超过140cm的游客才能乘坐过山车。这个需求可以通过嵌套的if-else来实现。

public class AmusementPark { 
    public static void main(String[] args) { 
    int age = 13; int height = 145; // 假设游客年龄为13岁，身高为145cm if (age >= 12) { 
    if (height > 140) { 
    System.out.println("欢迎乘坐过山车！"); } else { 
    System.out.println("抱歉，您的身高未达到要求。"); } } else { 
    System.out.println("抱歉，您未满12岁，不能乘坐过山车。"); } } } 

2.3 多重条件判断与switch-case比较

虽然可以通过多个else if来实现多条件判断，但在某些特定场景下，使用switch-case语句可能更为简洁。不过，由于本节重点是if-else，这里仅提及switch-case作为一种替代方案，它适用于等值判断的场景，而if-else则更加灵活，能处理更复杂的逻辑判断。

三、最佳实践

3.1 简洁清晰的代码

尽量保持if-else结构的简洁性，避免过深的嵌套，嵌套过深，可能有如下问题：

①可读性降低

理解难度增加：随着嵌套层数的增加，阅读和理解代码的逻辑路径变得越来越困难。开发者需要跟踪每一层的条件判断，这在复杂的逻辑中很容易出错。

代码维护困难：后期维护时，对某一层条件的修改可能会影响到其他层级，增加了修改出错的风险。同时，查找和定位错误也变得更加耗时。

②可维护性下降

耦合度提高：深嵌套的if-else往往意味着各个条件判断之间存在较高的逻辑耦合，这违反了编程中的低耦合原则，使得代码难以重构和模块化。

扩展性受限：新的条件加入或现有条件的变化可能导致原有结构更加复杂，难以灵活应对需求变化。

③性能影响

执行效率：理论上，虽然现代编译器能够优化一些嵌套逻辑，但极端情况下，深度嵌套的条件判断可能增加程序的执行路径，影响运行效率。

资源消耗：特别是在递归或循环内部的嵌套if-else，可能会不必要地增加栈的使用，影响内存资源。

④调试难题

调试复杂度：当程序在深层嵌套的条件中出现问题时，调试和定位bug会非常困难。每增加一层嵌套，就相当于增加了一个可能出错的点。

逻辑混乱：过多的嵌套容易让人迷失在条件的海洋里，难以快速准确地判断程序的执行流程。

对于复杂逻辑，可以考虑使用函数或策略模式进行分解。

3.2 不要省略大括号

在Java编程中，虽然单行if-else语句可以不使用大括号{}来包裹执行语句，这种做法在代码简洁性上看似有优势，但实际上却隐藏着风险，容易导致意料之外的逻辑错误，尤其是在团队协作或长期维护的项目中。

下面通过一个具体的例子来说明这种情况如何导致线上事故。

电商系统中，有一个促销活动的代码片段，目的是在用户购物车中的商品总价超过1000元时给予10%的折扣，否则不给予任何折扣。

问题代码：

double cartTotal = 1200; // 假设购物车总金额为1200元 double payAmount = 1200; // 实际金额，默认等于总金额 double discount = 0; // 折扣，默认为0 if (cartTotal > 1000) // 省略了大括号 log.info("金额大于1000元，打9折"); discount = cartTotal * 0.1; // 问题代码：无论是否满足条件都享受折扣 payAmount = (cartTotal - discount)); // 打印折扣后的价格 

问题分析：

这段代码的本意是在满足条件时计算折扣并打印折扣后的价格，但由于省略了大括号，实际上不论条件是否满足，折扣逻辑都会被执行，显然这在逻辑上是错误的，会导致资金的损失。看似简单的问题，但很容易忽略，不一定能很快定位到问题。

正确代码：

double cartTotal = 1200; // 假设购物车总金额为1200元 double payAmount = 1200; // 实际金额，默认等于总金额 double discount = 0; // 折扣，默认为0 if (cartTotal > 1000) { 
    // 大括号 log.info("金额大于1000元，打9折"); discount = cartTotal * 0.1; // 满足条件才享受折扣 } payAmount = (cartTotal - discount)); // 打印折扣后的价格