序:什么是靜態工廠方法 Java除此之外
3.1 可以有多個參數相同但名稱不同的工廠方法
3.2 可以減少對外暴露的屬性
3.3 多了一層控制,方便統一修改總結1. 序:什么是靜態工廠方法
在 Java 中,獲得一個類實例最簡單的方法就是使用??new???關鍵字,通過構造函數來實現對象的創建。
就像這樣:
Fragment fragment = new MyFragment(); // or Date date = new Date();
不過在實際的開發中,我們經常還會見到另外一種獲取類實例的方法:
Fragment fragment = MyFragment.newIntance(); // or Calendar calendar = Calendar.getInstance(); // or Integer number = Integer.valueOf("3");
↑ 像這樣的:不通過??new???,而是用一個靜態方法來對外提供自身實例的方法,即為我們所說的??靜態工廠方法( )??。
知識點:??new??究竟做了什么?
簡單來說:當我們使用 new 來構造一個新的類實例時,其實是告訴了 JVM 我需要一個新的實例。JVM 就會自動在內存中開辟一片空間,然后調用構造函數來初始化成員變量,最終把引用返回給調用方。
2. Java
在關于 Java 中書籍中,《 Java》絕對是最負盛名幾本的之一,在此書中,作者總結了幾十條改善 Java 程序設計的金玉良言。其中開篇第一條就是『考慮使用靜態工廠方法代替構造器』,關于其原因,作者總結了 4 條(第二版),我們先來逐個看一下。
2.1 靜態工廠方法與構造器不同的第一優勢在于,它們有名字
由于語言的特性,Java 的構造函數都是跟類名一樣的。這導致的一個問題是構造函數的名稱不夠靈活,經常不能準確地描述返回值,在有多個重載的構造函數時尤甚,如果參數類型、數目又比較相似的話,那更是很容易出錯。
比如,如下的一段代碼 :
Date date0 = new Date(); Date date1 = new Date(0L); Date date2 = new Date("0"); Date date3 = new Date(1,2,1); Date date4 = new Date(1,2,1,1,1); Date date5 = new Date(1,2,1,1,1,1);
—— Date 類有很多重載函數,對于開發者來說,假如不是特別熟悉的話,恐怕是需要猶豫一下,才能找到合適的構造函數的。而對于其他的代碼閱讀者來說,估計更是需要查看文檔,才能明白每個參數的含義了。
(當然,Date 類在目前的 Java 版本中,只保留了一個無參和一個有參的構造函數,其他的都已經標記為 @ 了)
而如果使用靜態工廠方法,就可以給方法起更多有意義的名字,比如前面的?????、?????、????等,對于代碼的編寫和閱讀都能夠更清晰。
2.2 第二個優勢,不用每次被調用時都創建新對象
這個很容易理解了,有時候外部調用者只需要拿到一個實例,而不關心是否是新的實例;又或者我們想對外提供一個單例時 —— 如果使用工廠方法,就可以很容易的在內部控制,防止創建不必要的對象,減少開銷。
在實際的場景中,單例的寫法也大都是用靜態工廠方法來實現的。
2.3 第三個優勢,可以返回原返回類型的子類
這條不用多說,設計模式中的基本的原則之一——『里氏替換』原則,就是說子類應該能替換父類。
顯然,構造方法只能返回確切的自身類型,而靜態工廠方法則能夠更加靈活,可以根據需要方便地返回任何它的子類型的實例。
Class Person { public static Person getInstance(){ return new Person(); // 這里可以改為 return new Player() / Cooker() } } Class Player extends Person{ } Class Cooker extends Person{ }
比如上面這段代碼, 類的靜態工廠方法可以返回 的實例,也可以根據需要返回它的子類 或者 。(當然,這只是為了演示,在實際的項目中,一個類是不應該依賴于它的子類的。但如果這里的 () 方法位于其他的類中,就更具有的實際操作意義了)
2.4 第四個優勢,在創建帶泛型的實例時,能使代碼變得簡潔
這條主要是針對帶泛型類的繁瑣聲明而說的,需要重復書寫兩次泛型參數:
Mapmap = new HashMap ();
不過自從 java7 開始,這種方式已經被優化過了 —— 對于一個已知類型的變量進行賦值時,由于泛型參數是可以被推導出,所以可以在創建實例時省略掉泛型參數。
Mapmap = new HashMap<>();
所以這個問題實際上已經不存在了。
3. 除此之外
以上是《 Java》中總結的幾條應該使用靜態工廠方法代替構造器的原因,如果你看過之后仍然猶豫不決,那么我覺得可以再給你更多一些理由 —— 我個人在項目中是大量使用靜態工廠方法的,從我的實際經驗來世,除了上面總結的幾條之外,靜態工廠方法實際上還有更多的優勢。
3.1 可以有多個參數相同但名稱不同的工廠方法
構造函數雖然也可以有多個,但是由于函數名已經被固定,所以就要求參數必須有差異時(類型、數量或者順序)才能夠重載了。
舉例來說:
class Child{ int age = 10;int weight = 30; public Child(int age, int weight){ this.age = age; this.weight = weight; } public Child(int age){ this.age = age; } }
Child 類有 age 和 兩個屬性,如代碼所示,它已經有了兩個構造函數:Child(int age, int ) 和 Child(int age),這時候如果我們想再添加一個指定 但不關心 age 的構造函數,一般是這樣:
public Child( int weight){ this.weight = weight; }
↑ 但要把這個構造函數添加到 Child 類中,我們都知道是行不通的,因為 java 的函數簽名是忽略參數名稱的,所以??Child(int age)???跟??Child(int )??會沖突。
這時候,靜態工廠方法就可以登場了。
class Child{ int age = 10; int weight = 30; public static Child newChild(int age, int weight){ Child child = new Child(); child.weight = weight; child.age = age; return child; } public static Child newChildWithWeight(int weight){ Child child = new Child(); child.weight = weight; return child; } public static Child newChildWithAge(int age){ Child child = new Child();child.age = age; return child; } }
其中的?????和?????,就是兩個參數類型相同的的方法,但是作用不同,如此,就能夠滿足上面所說的類似??Child(int age)???跟??Child(int )???同時存在的需求。
(另外,這兩個函數名字也是自描述的,相對于一成不變的構造函數更能表達自身的含義,這也是上面所說的第一條優勢 —— 『它們有名字』)
3.2 可以減少對外暴露的屬性
軟件開發中有一條很重要的經驗:對外暴露的屬性越多,調用者就越容易出錯。所以對于類的提供者,一般來說,應該努力減少對外暴露屬性,從而降低調用者出錯的機會。
考慮一下有如下一個 類:
// Player : Version 1 class Player { public static final int TYPE_RUNNER = 1; public static final int TYPE_SWIMMER = 2; public static final int TYPE_RACER = 3; protected int type; public Player(int type){ this.type = type; } }
對外提供了一個構造方法,讓使用者傳入一個 type 來表示類型。那么這個類期望的調用方式就是這樣的:
Player player1 = new Player(Player.TYPE_RUNNER); Player player2 = new Player(Player.TYPE_SWEIMMER);
但是,我們知道,提供者是無法控制調用方的行為的,實際中調用方式可能是這樣的:
Player player3 = new Player(0); Player player4 = new Player(-1); Player player5 = new Player(10086);
提供者期望的構造函數傳入的值是事先定義好的幾個常量之一,但如果不是,就很容易導致程序錯誤。
—— 要避免這種錯誤,使用枚舉來代替常量值是常見的方法之一,當然如果不想用枚舉的話,使用我們今天所說的主角??靜態工廠方法??也是一個很好的辦法。
插一句:
實際上,使用枚舉也有一些缺點,比如增大了調用方的成本;如果枚舉類成員增加,會導致一些需要完備覆蓋所有枚舉的調用場景出錯等。
如果把以上需求用靜態工廠方法來實現,代碼大致是這樣的:
// Player : Version 2 class Player { public static final int TYPE_RUNNER = 1; public static final int TYPE_SWIMMER = 2; public static final int TYPE_RACER = 3; int type; private Player(int type){ this.type = type; } public static Player newRunner(){ return new Player(TYPE_RUNNER); } public static Player newSwimmer(){ return new Player(TYPE_SWIMMER); } public static Player newRacer(){ return new Player(TYPE_RACER); } }
注意其中的構造方法被聲明為了????實例名稱有什么用,這樣可以防止它被外部調用,于是調用方在使用 實例的時候,基本上就必須通過 、、 這幾個靜態工廠方法來創建,調用方無須知道也無須指定 type 值 —— 這樣就能把 type 的賦值的范圍控制住,防止前面所說的異常值的情況。
插一句:
嚴謹一些的話,通過反射仍能夠繞過靜態工廠方法直接調用構造函數,甚至直接修改一個已創建的 實例的 type 值,但本文暫時不討論這種非常規情況。
3.3 多了一層控制,方便統一修改
我們在開發中一定遇到過很多次這樣的場景:在寫一個界面時,服務端的數據還沒準備好,這時候我們經常就需要自己在客戶端編寫一個測試的數據,來進行界面的測試,像這樣:
// 創建一個測試數據 User tester = new User(); tester.setName("隔壁老張"); tester.setAge(16);tester.setDescription("我住隔壁我姓張!"); // use tester bindUI(tester); ……
要寫一連串的測試代碼,如果需要測試的界面有多個,那么這一連串的代碼可能還會被復制多次到項目的多個位置。
這種寫法的缺點呢,首先是代碼臃腫、混亂;其次是萬一上線的時候漏掉了某一處,忘記修改,那就可以說是災難了……
但是如果你像我一樣,習慣了用靜態工廠方法代替構造器的話實例名稱有什么用,則會很自然地這么寫,先在 User 中定義一個 方法:
static class User{ String name ; int age ; String description; public static User newTestInstance(){ User tester = new User(); tester.setName("隔壁老張"); tester.setAge(16); tester.setDescription("我住隔壁我姓張!"); return tester; } }
然后調用的地方就可以這樣寫了:
// 創建一個測試數據 User tester = User.newTestInstance(); // use tester bindUI(tester);
是不是瞬間就覺得優雅了很多?!
而且不只是代碼簡潔優雅,由于所有測試實例的創建都是在這一個地方,所以在需要正式數據的時候,也只需把這個方法隨意刪除或者修改一下,所有調用者都會編譯不通過,徹底杜絕了由于疏忽導致線上還有測試代碼的情況。
4. 總結
總體來說,我覺得『考慮使用靜態工廠方法代替構造器』這點,除了有名字、可以用子類等這些語法層面上的優勢之外,更多的是在工程學上的意義,我覺得它實質上的最主要作用是:能夠增大類的提供者對自己所提供的類的控制力。
作為一個開發者,當我們作為調用方,使用別人提供的類時,如果要使用 new 關鍵字來為其創建一個類實例,如果對類不是特別熟悉,那么一定是要特別慎重的 ——??new??實在是太好用了,以致于它經常被濫用,隨時隨地的 new 是有很大風險的,除了可能導致性能、內存方面的問題外,也經常會使得代碼結構變得混亂。
而當我們在作為類的提供方時,無法控制調用者的具體行為,但是我們可以嘗試使用一些方法來增大自己對類的控制力,減少調用方犯錯誤的機會,這也是對代碼更負責的具體體現。
5. 最后
—— 感謝你花費了不少時間看到這里,但愿文章內容沒讓你感到虛度。