设计模式之空对象模式 (Null Object Pattern)

📋 Research Summary

空对象模式虽然不是 GoF 23 种经典设计模式之一，但在实践中非常有用。函数式编程中的 Maybe/Option 类型、Python 的 None、Java 的 Optional 都体现了类似思想。它通过提供一个"什么都不做"的对象，消除空值检查。

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🌱 逻辑原点

如果代码中到处都是 if user is not None: user.do_something()，这些重复的空检查不仅丑陋，还可能遗漏导致崩溃，你能否找到一种方式让空值也能"正常工作"？

空值处理与代码简洁性的矛盾：空值是客观存在的，但到处检查空值让代码臃肿且容易出错。

🧠 苏格拉底式对话

1️⃣ 现状：最原始的解法是什么？

到处进行空值检查：

class UserService:
    def __init__(self, logger):
        self.logger = logger
    
    def process(self, user):
        if self.logger is not None:  # 空检查 1
            self.logger.log("Processing started")
        
        if user is not None:  # 空检查 2
            user.do_something()
        
        if self.logger is not None:  # 空检查 3
            self.logger.log("Processing finished")

优点 ：安全，不会抛出空指针异常。
问题：代码臃肿，空检查散落在各处，容易遗漏。

2️⃣ 瓶颈：规模扩大 100 倍时会在哪里崩溃？

当系统有 100 个方法，每个方法调用 10 个可能为空的对象时：

• 空检查爆炸 ：1000 个 if x is not None 散落在代码中
• 可读性差：业务逻辑被空检查淹没
• 容易遗漏 ：某个地方忘记检查，生产环境抛出 AttributeError
• 防御式编程疲劳：开发者疲于奔命地添加空检查
• 语义不清 ：None 到底表示"未设置"还是"无效"？

核心矛盾 ：空值是业务概念（"没有日志记录器"、"没有用户"），但代码层面却用 None 表示，导致到处需要特殊处理。

3️⃣ 突破：必须引入什么新维度？

提供一个"什么都不做"的默认实现。

不是"检查是否为空"，而是"确保永远不为空"。创建一个与真实对象实现相同接口的空对象，它的方法什么都不做或返回默认值。这样客户端可以无条件调用，无需空检查：

真实日志记录器：log() → 写入文件
空日志记录器：log() → 什么都不做

客户端：logger.log()  # 不需要检查，两种实现都能工作

这就是空对象的本质：用多态替代空值检查，让"没有对象"也能表现为"正常对象"。

📊 视觉骨架

调用 call
执行 perform
执行 perform
客户端 Client
接口 Interface
真实对象 Real Object
空对象 Null Object
实际操作 Actual Operation
什么都不做 Do Nothing

关键洞察：空对象模式让"空"成为一个正常的业务状态。客户端不需要知道对象是真是假，统一调用即可。这消除了空检查，让代码更流畅。

⚖️ 权衡模型

公式：

Null Object = 解决了空值检查的泛滥 + 牺牲了错误暴露的及时性 + 增加了默认行为的定义成本

代价分析：

• ✅ 解决： 消除空值检查、代码更简洁流畅、避免空指针异常、统一处理逻辑
• ❌ 牺牲： 错误可能静默（空对象什么都不做，可能掩盖真正的错误）、调试困难（不知道是真的没有还是出错了）
• ⚠️ 增加： 需要为每个接口定义空对象、默认行为的定义成本

使用建议：当空值是正常业务状态（如"没有日志记录器"、"没有配置"），且空值应该有默认行为（如"什么都不做"）时使用。不要用空对象掩盖真正的错误。

🔁 记忆锚点

class Logger(ABC):
    """日志接口"""
    
    @abstractmethod
    def log(self, message: str) -> None:
        pass

class ConsoleLogger(Logger):
    """真实对象：输出到控制台"""
    
    def log(self, message: str) -> None:
        print(f"[LOG]: {message}")

class NullLogger(Logger):
    """
    空对象：什么都不做，但实现了相同接口
    """
    
    def log(self, message: str) -> None:
        pass  # 什么都不做，但调用合法

class Service:
    """客户端：不需要空检查"""
    
    def __init__(self, logger: Logger = None):
        # 如果没有提供 logger，使用 NullLogger 而不是 None
        self.logger = logger or NullLogger()
    
    def do_something(self) -> None:
        # 不需要 if self.logger is not None
        self.logger.log("Doing something")  # 总是安全的
        # 业务逻辑...
        self.logger.log("Done")

# 使用：无论是否提供 logger，代码都一样工作
service_with_logger = Service(ConsoleLogger())
service_with_logger.do_something()

service_without_logger = Service()  # 使用默认 NullLogger
service_without_logger.do_something()  # 不会崩溃，只是不记录

一句话本质： 空对象模式 = 用"什么都不做"的对象替代 None，消除空值检查。

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