23种设计模式 - 空对象模式

模式定义

空对象模式（Null Object Pattern）是一种行为型设计模式，通过用无操作的空对象替代null值，消除客户端对空值的检查，避免空指针异常。其核心是让空对象与真实对象实现相同接口，但空对象不执行实际逻辑。

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模式结构

抽象对象（Abstract Object）

• 定义所有对象的统一接口（如Tool类中的use()方法）。
  真实对象（Real Object）
• 实现具体功能（如DrillTool钻孔操作）。
  空对象（Null Object）
• 实现相同接口但无实际操作（如NullTool静默处理调用）。

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适用场景

数控系统工具管理：未安装工具时返回空工具对象。
避免空值检查：如数据库查询未找到记录时返回空实体。
简化客户端逻辑：无需判断对象是否为null。

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C++示例（数控系统工具切换）

场景说明：
数控机床切换工具时，若未安装工具则返回空对象，避免空指针异常。

#include 
#include // 抽象工具接口
class Tool {
public:virtual void use() = 0;virtual ~Tool() = default;
};// 真实对象：钻孔工具
class DrillTool : public Tool {
public:void use() override {std::cout << "钻孔工具启动：开始钻孔操作\n";}
};// 真实对象：切割工具
class CuttingTool : public Tool {
public:void use() override {std::cout << "切割工具启动：开始切割操作\n";}
};// 空对象：未安装工具
class NullTool : public Tool {
public:void use() override {// 空操作，不输出任何内容}
};// 工具工厂类
class ToolFactory {
public:static std::shared_ptr getTool(int toolId) {switch (toolId) {case 1: return std::make_shared();case 2: return std::make_shared();default: return std::make_shared(); // 无效ID返回空对象}}
};// 客户端代码（数控系统操作）
int main() {// 模拟工具切换（假设当前未安装工具，ID=0）auto tool = ToolFactory::getTool(0);tool->use(); // 安全调用，无空指针风险// 安装钻孔工具（ID=1）tool = ToolFactory::getTool(1);tool->use();return 0;
}

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代码解释
抽象接口Tool：

• 定义use()方法，强制所有工具实现统一操作。
  真实工具类：
• DrillTool和CuttingTool实现具体功能（钻孔、切割）。
  空对象NullTool：
• 重写use()但不执行任何操作，避免客户端因未安装工具而崩溃。
  工厂类ToolFactory：
• 根据工具ID返回真实对象或空对象，隐藏空值判断逻辑。

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优势与引用来源

消除空检查：客户端无需判断if (tool != nullptr)。
增强健壮性：空对象提供无害默认行为，防止程序崩溃。
代码简洁性：逻辑集中于工厂类，客户端调用更简洁。