Design Patterns: Null Object

Nada resultará em nada

É muito comum criarmos métodos que possam retornar valores nulos em determinadas situações onde a informação requisitada não está presente ou algumas condições não são atendidas para executar determinada lógica de negocio. Ao utilizar essa abordagem, pode ser necessário criar verificações do código para garantir que eles não sejam nulos antes de chamar algum método ou obter algum estado, pois normalmente não é possível chamar métodos em referências nulas. Muitas pessoas chamam isso de “programação defensiva” e como consequência acabam criando verificações quando intuitivamente não fazem sentido, mas isso demonstra que na verdade o que acontece é que o controle do código foi perdido.

Os problemas de se essa abordagem não é algo novo em nossa área, tanto que Tony Hoare em sua apresentação na QCon Lodon 2009 chamou isso de “erro de bilhões de dólares” e pediu desculpas por inventar a referência nula.

I call it my billion-dollar mistake. It was the invention of the null reference in 1965. At that time, I was designing the first comprehensive type system for references in an object oriented language (ALGOL W). My goal was to ensure that all use of references should be absolutely safe, with checking performed automatically by the compiler. But I couldn’t resist the temptation to put in a null reference, simply because it was so easy to implement. This has led to innumerable errors, vulnerabilities, and system crashes, which have probably caused a billion dollars of pain and damage in the last forty years.

— Tony Hoare

Quando falamos especificamente sobre orientação a objetos, trabalhar com referência nula pode ser um problema um pouco mais complexo quando analisamos o design do nosso código. Steve Smith (entre alguns outros programadores) defende no artigoNulls Break Polymorphism em seu blog que ao utilizar referência nula nós quebramos o polimorfismo e violamos o princípio da substituição de Liskovdo SOLID.

Mas não pense que esse problema de referência nula é uma particularidade apenas de linguagens orientada a objetos. No artigo Top 10 JavaScript errors from 1000+ projects (and how to avoid them) que está no blog da empresa Rollbar, podemos ver que 8 dos 10 erros são problemas de nulos e indefinidos.

São várias as possibilidades que tentam ajudar resolver esse tipo de problema, uma delas é o design pattern Null Object.

A ideia básica

O Null Object é um design pattern que utiliza herança para criar representações válidas de um dado de valor null. A intenção desse padrão é fornecer uma alternativa ao objeto original, oferecendo uma assinatura igual sem estado e comportamento.

Utilizando esse padrão ao invés de a todo momento termos que escrever verificações do código antes de realizar uma operação, podemos criar uma representação não funcional do objeto esperado. Essa representação tem a mesma assinatura do objeto esperado, em linguagens orientada a objetos isso é possível implementando a mesma interface ou estendendo a mesma classe (muitas vezes abstrata) e já em linguagens que seguem outro paradigma, basta ele ter a mesma assinatura.

Esta forma ajuda a evitar alguns efeitos colaterais e facilita um pouco a codificação pois não precisa tratar casos que são exceção à regra. Além disso essa forma tende a seguir um pouco mais a orientação a objetos, pois fornece abstrações em cenários desconhecidos.

Agora vamos imaginar uma situação onde o nosso cliente precisa fazer log de algumas informações, porém cada ambiente deverá ter um alvo de log diferente, sendo que o ambiente de produção não terá log nenhum e o ambiente de desenvolvimento utilizará o log por console. Quem será responsável por decidir qual log será utilizado é uma factory. Seguindo a abordagem inicial, quando o ambiente for de produção onde não deverá existir log, basta retornar null. Teríamos algo mais ou menos assim:

No exemplo, temos a interface Logger que representará todos os tipos de logs, temos também a factory LoggerFactory responsável por decidir qual mecanismo de log criar baseado no ambiente e que pode retornar null e por último a classe Client que utiliza a factory e faz uma verificação para ver se é null.

Com esse exemplo extremamente simples podemos notar algumas coisas:

• Todo lugar que for utilizar a factory terá que criar uma verificação se o resultado é de valor nulo;
• Não é de responsabilidade do cliente saber se é nulo ou não, ele apenas quer logar suas informações;
• Ao escrever alguns testes para a classe Client teremos alguns casos a mais para tratar essa exceção.

Podemos ver que para a nossa necessidade a possibilidade de se obter nulo é um efeito colateral desnecessário e problemático. Para solucionar isso podemos ter a seguinte solução:

Analisando o nosso exemplo, deduzimos e comparamos com o exemplo anterior o seguinte:

• O Client utiliza o LoggerFactory para criar a instancia do mecanismo de log, assim como no exemplo anterior;
• A factory LoggerFactory é capaz de criar apenas instâncias de Logger , diferente do exemplo anterior que poderia criar Logger e null;
• A interface Logger define o contrato que o cliente utilizará, assim como no exemplo anterior;
• A classe ConsoleLogger implementa a interface Logger e provém um comportamento funcional, assim como no exemplo anterior;
• A classe NullLogger implementa a classe Logger e provém um comportamento neutro, diferente do exemplo anterior onde não existia essa classe.

Analisando o diagrama, podemos ver que pouca coisa realmente mudou, mas ao escrevermos logo de cara é visível as mudanças.

Vendo o resultado, conseguimos compreender que agora para o Client pouco importa se realmente a informação será logada ou não, ele apenas confia que a factory retornou o que é necessário para aquela ação naquele contexto e agora quem for utilizar a factory apenas terá a mesma confiança, além disso vemos também que diminuímos os casos de testes pois não tem mais uma exceção lógica. Resumidamente, resolvemos os 3 problemas descritos anteriormente.

Quando usar

Assim como qualquer abordagem que utilizamos em nossa área, cada uma tem seus casos de uso para determinar quando usar, afinal cada uma tenta resolver problemas específico. Saber quando usar algo é um ponto fundamental na carreira da pessoa programadora, pois é isso que determina o caminho para se solucionar o problema proposto.

Deveríamos usar o padrão Null Object, apenas quando o cliente verificaria nulo apenas para pular a exceção ou executar uma ação padrão, dizKrzysztof Woyke em seu artigo Introduction to the Null Object Pattern.

Como todos os padrões, o padrão Null Object também tem suas vantagens e desvantagens, pois assim conseguimos definir se as vantagens valem o preço das desvantagens no nosso caso de uso, ajudando a definir quando usar o padrão.

Vantagens

• O cliente consegue lidar de forma mais simples e de maneira uniforme com os respectivos objetos;
• Reduz a chance de exceções de ponteiro nulo (NullPointerException);
• Com menos condicionais, menos casos de teste;
• Esse padrão segue os princípios gerais do Tell-Don’t-Ask.
• Evita quebrar o polimorfismo e violar o LSP do SOLID causado pelos valores nulos.

Desvantagens

• Pode esconder problemas que seriam pegos ao utilizar valores null;
• Se não bem explicito para os responsáveis pela manutenção, pode ser que acabem criando desnecessariamente os null check’s mesmo com essa abordagem;
• Pode ser necessário criar vários NullObject’s aninhados devido a abstração que o NullObject representa.

Um ponto importante que também deve ser levado em consideração na hora de decidir se vale a pena usar o design pattern Null Object é saber que na maioria das vezes ele será utilizado com outro padrão, seja uma factory, builder ou outro. Isso determina saber quando usar o outro padrão também e saber se a utilização de ambos faz sentido para o caso de uso apresentado.

Antes de sair colocando esse padrão em todos os seus projetos e alimentando seu ego, analise com carinho se isso que você está fazendo é algo realmente benéfico ou é algo que vai te tirar algumas noites de sono.

Espero que isso te ajude de alguma forma.

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