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Effective Java：创建和销毁对象

Effective Java：创建和销毁对象

作者: Gino_Gu | 来源:发表于2017-02-14 20:37 被阅读0次

第1条：考虑用静态工厂方法代替构造器

（Consider static factory methods instead of constructors）

静态工厂方法的优势：

  1. 静态工厂方法与构造器不同的第一大优势在于，它们有名称。如果构造器的参数本身没有确切地描述正被返回的对象，那么具有适当名称的静态工厂会更容易使用。
  2. 静态工厂方法与构造器不同的第二大优势在于，不必在每次调用它们的时候都创建一个新对象。 笔者注：缓存，重复利用
  3. 静态工厂方法与构造器不同的第三大优势在于，它们可以返回原返回类型的任何子类型的对象。 笔者注： 更大的灵活性，构成service provider framework的基础
  4. 静态工厂方法的第四大优势在于，在创建参数化类型实例的时候，它们使代码变得更加简洁。 笔者注：得益于类型推导

静态工厂方法的缺点：

  1. 静态工厂类如果不含public或者protected构造器，就不能被子类化。
    它们与其他的静态方法实际上没有任何区别。 笔者注： api文档没像constructor那样明确标注
  2. 静态工厂方法的惯用方法名：
    valueOf
    of
    getInstance
    newInstance
    getType
    newType

第2条：遇到多个构造器参数时要考虑用builder模式

（Consider a builder when faced with many constructor parameters）

一个类的大部分字段为可选字段的场合，构建类有三种模式：
分别是重叠构造器，Javabean模式和Builder模式。
重叠构造器的示例代码：

// Telescoping constructor pattern - does not scale well! - Pages 11-12

public class NutritionFacts {
    private final int servingSize;   // (mL)            required
    private final int servings;      // (per container) required
    private final int calories;      //                 optional
    private final int fat;           // (g)             optional
    private final int sodium;        // (mg)            optional
    private final int carbohydrate;  // (g)             optional

    public NutritionFacts(int servingSize, int servings) {
        this(servingSize, servings, 0);
    }

    public NutritionFacts(int servingSize, int servings,
            int calories) {
        this(servingSize, servings, calories, 0);
    }

    public NutritionFacts(int servingSize, int servings,
            int calories, int fat) {
        this(servingSize, servings, calories, fat, 0);
    }

    public NutritionFacts(int servingSize, int servings,
            int calories, int fat, int sodium) {
        this(servingSize, servings, calories, fat, sodium, 0);
    }

    public NutritionFacts(int servingSize, int servings,
           int calories, int fat, int sodium, int carbohydrate) {
        this.servingSize  = servingSize;
        this.servings     = servings;
        this.calories     = calories;
        this.fat          = fat;
        this.sodium       = sodium;
        this.carbohydrate = carbohydrate;
    }

    public static void main(String[] args) {
        NutritionFacts cocaCola =
            new NutritionFacts(240, 8, 100, 0, 35, 27);
    }
}

一长串类型相同的参数会导致一些微妙的错误。如果客户端不小心颠倒了其中两个参数的顺序，编译器也不会出错，但是程序在运行时会出现错误的行为。

Javabean模式：调用一个无参构造器来创建对象，然后调用setter方法来设置每个必要的参数，以及每个相关的可选参数。
缺点：构造过程中无法保证一致性；阻止了把类做成不可变的可能。
Javabean模式示例代码：

// JavaBeans Pattern - allows inconsistency, mandates mutability - Pages 12-13

public class NutritionFacts {
    // Parameters initialized to default values (if any)
    private int servingSize  = -1;  // Required; no default value
    private int servings     = -1;  //     "     "     "      "
    private int calories     = 0;
    private int fat          = 0;
    private int sodium       = 0;
    private int carbohydrate = 0;

    public NutritionFacts() { }

    // Setters
    public void setServingSize(int val)  { servingSize = val; }
    public void setServings(int val)     { servings = val; }
    public void setCalories(int val)     { calories = val; }
    public void setFat(int val)          { fat = val; }
    public void setSodium(int val)       { sodium = val; }
    public void setCarbohydrate(int val) { carbohydrate = val; }


    public static void main(String[] args) {
        NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts();
        cocaCola.setServingSize(240);
        cocaCola.setServings(8);
        cocaCola.setCalories(100);
        cocaCola.setSodium(35);
        cocaCola.setCarbohydrate(27);
    }
}

如果类的构造器或者静态工厂中具有多个参数，设计这种类时， Builder模式就是种不错的选择，特别是当大多数参数都是可选的时候。与使用传统的重叠构造器模式相比，使用Builder模式的客户端代码将更易于阅读和编写，构建器也比JavaBeans更加安全。
Builder模式示例代码：

// Builder Pattern - Pages 14-15

public class NutritionFacts {
    private final int servingSize;
    private final int servings;
    private final int calories;
    private final int fat;
    private final int sodium;
    private final int carbohydrate;

    public static class Builder {
        // Required parameters
        private final int servingSize;
        private final int servings;

        // Optional parameters - initialized to default values
        private int calories      = 0;
        private int fat           = 0;
        private int carbohydrate  = 0;
        private int sodium        = 0;

        public Builder(int servingSize, int servings) {
            this.servingSize = servingSize;
            this.servings    = servings;
        }

        public Builder calories(int val)
            { calories = val;      return this; }
        public Builder fat(int val)
            { fat = val;           return this; }
        public Builder carbohydrate(int val)
            { carbohydrate = val;  return this; }
        public Builder sodium(int val)
            { sodium = val;        return this; }

        public NutritionFacts build() {
            return new NutritionFacts(this);
        }
    }

    private NutritionFacts(Builder builder) {
        servingSize  = builder.servingSize;
        servings     = builder.servings;
        calories     = builder.calories;
        fat          = builder.fat;
        sodium       = builder.sodium;
        carbohydrate = builder.carbohydrate;
    }

    public static void main(String[] args) {
        NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts.Builder(240, 8).
            calories(100).sodium(35).carbohydrate(27).build();
    }
}

第3条：用私有构造器或者枚举类型强化Singleton属性

（Enforce the singleton property with a private constructor or an enum type）

在Java 1.5发行版本之前，实现Singleton有两种方法。
第一种方法中，公有静态成员是个final字段：

// Singleton with public final field - Page 17
public class Elvis {
    public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
    private Elvis() { }

    public void leaveTheBuilding() {
        System.out.println("Whoa baby, I'm outta here!");
    }

    // This code would normally appear outside the class!
    public static void main(String[] args) {
        Elvis elvis = Elvis.INSTANCE;
        elvis.leaveTheBuilding();
    }
}

第二种方法中，公有的成员是个静态工厂方法：

// Singleton with static factory - Page 17

public class Elvis {
    private static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
    private Elvis() { }
    public static Elvis getInstance() { return INSTANCE; }

    public void leaveTheBuilding() {
        System.out.println("Whoa baby, I'm outta here!");
    }

    // This code would normally appear outside the class!
    public static void main(String[] args) {
        Elvis elvis = Elvis.getInstance();
        elvis.leaveTheBuilding();
    }
}

从Java 1.5发行版本起，实现Singleton还有第三种方法。只需编写一个包含单个元素的枚举类型，该方法已经成为实现Singleton的最佳方法。

// Enum singleton - the preferred approach - page 18
public enum Elvis {
    INSTANCE;

    public void leaveTheBuilding() {
        System.out.println("Whoa baby, I'm outta here!");
    }

    // This code would normally appear outside the class!
    public static void main(String[] args) {
        Elvis elvis = Elvis.INSTANCE;
        elvis.leaveTheBuilding();
    }
}

注意：客户端可以借助AccessibleObject.setAccessible方法，通过反射机制调用私有构造器。

第4条：通过私有构造器强化不可实例化的能力

（Enforce noninstantiability with a private constructor）

企图通过将类做成抽象类来强制该类不可被实例化，这是行不通的！
我们只要让这个类包含私有构造器它就不能被实例化了：

// Noninstantiable utility class
public class UtilityClass {
    // Suppress default constructor for noninstantiability
    private UtilityClass() {
        throw new AssertionError();
    }
}

副作用，它使得一个类不能被子类化。

第5条：避免创建不必要的对象

（Avoid creating unnecessary objects）

Person 类的isBabyBoomer方法每次被调用时都会产生一个Calendar对象，一个Timezone对象和两个Date对象，性能开销很大。

// Creates lots of unnecessary duplicate objects - page 20-21

import java.util.*;

public class Person {
    private final Date birthDate;

    public Person(Date birthDate) {
        // Defensive copy - see Item 39
        this.birthDate = new Date(birthDate.getTime());
    }

    // Other fields, methods omitted

    // DON'T DO THIS!
    public boolean isBabyBoomer() {
        // Unnecessary allocation of expensive object
        Calendar gmtCal =
            Calendar.getInstance(TimeZone.getTimeZone("GMT"));
        gmtCal.set(1946, Calendar.JANUARY, 1, 0, 0, 0);
        Date boomStart = gmtCal.getTime();
        gmtCal.set(1965, Calendar.JANUARY, 1, 0, 0, 0);
        Date boomEnd = gmtCal.getTime();
        return birthDate.compareTo(boomStart) >= 0 &&
               birthDate.compareTo(boomEnd)   <  0;
    }
}

正确的做法应该是：

// Doesn't creates unnecessary duplicate objects - page 21

import java.util.*;

class Person {
    private final Date birthDate;

    public Person(Date birthDate) {
        // Defensive copy - see Item 39
        this.birthDate = new Date(birthDate.getTime());
    }

    // Other fields, methods

    /**
     * The starting and ending dates of the baby boom.
     */
    private static final Date BOOM_START;
    private static final Date BOOM_END;

    static {
        Calendar gmtCal =
            Calendar.getInstance(TimeZone.getTimeZone("GMT"));
        gmtCal.set(1946, Calendar.JANUARY, 1, 0, 0, 0);
        BOOM_START = gmtCal.getTime();
        gmtCal.set(1965, Calendar.JANUARY, 1, 0, 0, 0);
        BOOM_END = gmtCal.getTime();
    }

    public boolean isBabyBoomer() {
        return birthDate.compareTo(BOOM_START) >= 0 &&
               birthDate.compareTo(BOOM_END)   <  0;
    }
}

要优先使用基本类型而不是装箱基本类型，要当心无意识的自动装箱。
以下代码中的Long sum改为long sum将显著提升性能。

public class Sum {
    // Hideously slow program! Can you spot the object creation?
    public static void main(String[] args) {
        Long sum = 0L;
        for (long i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
            sum += i;
        }
        System.out.println(sum);
    }
}

第6条：消除过期的对象引用

（Item 6: Eliminate obsolete object references）

一般而言，只要类是自己管理内存，程序员就应该警惕内存泄漏问题。
内存泄漏的另一个常见来源是缓存。
内存泄漏的第三个常见来源是监听器和其他回调。
以下示例代码的pop()方法中，应考虑增加elements[size] = null;

// Can you spot the "memory leak"?

import java.util.*;

public class Stack {
    private Object[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    public Stack() {
        elements = new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }

    public void push(Object e) {
        ensureCapacity();
        elements[size++] = e;
    }

    public Object pop() {
        if (size == 0)
            throw new EmptyStackException();
        return elements[--size];
    }

    /**
     * Ensure space for at least one more element, roughly
     * doubling the capacity each time the array needs to grow.
     */
    private void ensureCapacity() {
        if (elements.length == size)
            elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
    }
}

第7条：避免使用终结方法

（Item 7: Avoid finalizers）

终结方法(finalizer) 通常是不可预测的，也是很危险的．一般情况下是不必要的。
使用终结方法有一个非常严重的(Severe)性能损失。
如果类的对象中封装的资源（例如文件或者线程）确实需要终止， 只需提供一个显式的终止方法，显式的终止方法通常与try-finally结构结合起来使用，以确保及时终止。

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