设计模式:Java类和接口
使类与成员可访问性最小
成员(类、接口、方法、字段)的访问级别
private —— 该成员只能在声明它的顶级类内访问。
package-private —— 成员可以从被声明的包中的任何类中访问。从技术上讲,如果没有指定访问修饰符(接口成员除外,它默认是公共的),这是默认访问级别。
protected —— 成员可以从被声明的类的子类中访问(会受一些限制 [JLS, 6.6.2]),以及它声明的包中的任何类。
public —— 该成员可以从任何地方被访问。
公共类的实例字段很少情况下采用 public 修饰
如果需要调用私有成员,就写一个方法。
1 | private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = { ... }; |
公共类中使用访问方法而不是访问属性
虽然包内访问权限,如果只包内可见是可行的,也可以,同时可以避免视觉混乱,但是不提倡这样做。
1 | // Degenerate classes like this should not be public! |
提供提供方法与设置方法1
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19// Encapsulation of data by accessor methods and mutators
class Point {
private double x;
private double y;
public Point(double x, double y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
public double getX() { return x; }
public double getY() { return y; }
public void setX(double x) { this.x = x; }
public void setY(double y) { this.y = y; }
}
不变类
不变类中所有实例的信息在生命周期中都是固定的,因此是安全可靠的。
不变类的设计规则
不要提供修改对象状态的方法 (也称为 mutators)。
确保这个类不能被继承。 这可以防止粗心的或恶意的子类,假设对象的状态已经改变,从而破坏类的不可变行为。 防止子类化通常是通过 final 修饰类,但是我们稍后将讨论另一种方法。
把所有属性设置为 final。 通过系统强制执行,清楚地表达了你的意图。 另外,如果一个新创建的实例的引用从一个线程传递到另一个线程而没有同步,就必须保证正确的行为。
把所有的属性设置为 private。 这可以防止客户端获得对属性引用的可变对象的访问权限并直接修改这些对象。 虽然技术上允许不可变类具有包含基本类型数值的公共 final 属性或对不可变对象的引用,但不建议这样做,因为它不允许在以后的版本中更改内部表示。
确保对任何可变组件的互斥访问。 如果你的类有任何引用可变对象的属性,请确保该类的客户端无法获得对这些对象的引用。 切勿将这样的属性初始化为客户端提供的对象引用,或从访问方法返回属性。 在构造方法,访问方法和 readObject 方法中进行防御性拷贝。
多使用组合而不是继承
如果父类不是为了继承而专门设计,那么后面父类的修改可能会导致子类产生严重的bug。
明智的方法是多使用组合composition。即在类内部使用其它类的引用。
一个新类由一系列现有类组成,新类的方法通过调用现有类的方法获取结果,成为转发 (farwarding)。
继承需要深思熟虑还要详细的设计文档
测试为继承而设计的类的唯一方法是编写子类。
构造方法绝不能直接或间接调用可重写的方法。
For example:1
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28public class Super {
// Broken - constructor invokes an overridable method
public Super() {
overrideMe();
}
public void overrideMe() {
}
}
public final class Sub extends Super {
// Blank final, set by constructor
private final Instant instant;
Sub() {
instant = Instant.now();
}
// Overriding method invoked by superclass constructor
public void overrideMe() {
System.out.println(instant);
}
public static void main(String[] args) {
Sub sub = new Sub();
sub.overrideMe();
}
}
上述子类由于重写了方法,调用父类时 instant 成员没有指向任何一个对象,因此有问题。
专门为了继承而设计类是一件很辛苦的工作。你必须建立文档说明其所有的自用模式,并且一旦建立了文档,在这个类的整个生命周期中都必须遵守。如果没有做到,子类就会依赖父类的实现细节,如果父类的实现发生了变化,它就有可能遭到破坏。为了允许其他人能编写出高效的子类,还你必须导出一个或者多个受保护的方法。除非知道真正需要子类,否则最好通过将类声明为 final,或者确保没有可访问的构造器来禁止类被继承。
接口优先抽象类
抽象类的实现只有继承,限制了混合类型的定义。
同时,对于非层次的类级关系,想要为类添加额外的功能,接口是一个很好的方法。
骨架抽象类,首先是一个抽象类,然后该抽象类实现了一个接口的基本方法,形成默认的方法实现,提供基础的功能。
用户可以自由的选择是选择继承该抽象类还是直接实现该抽象类实现的接口,从而保证灵活性。
骨架抽象类的例子:AbstractList、AbstractSet等。
例子:
1 | // Skeletal implementation class |
接口用户定义类型
层次类优先于标签类
标签类:是一个类,该类的实例根据构造方法传入标签的不同而不同。
问题:代码可读性差,扩展性差,且内存负担大,因为类实例保存很多不属于它本身的字段。
层次类:即在顶层实现一个抽象类,该抽象类将属于公共的方法、字段及依赖于标签值的方法包括起来,提供实现样板。然后根据需求依次实现不同的子类,每个子类实现各自的方法。
1 | // 标签类 |
1 | // 层次类 |
嵌套类
嵌套类最好只存在于宿主类 (enclosing class) 中, 否则,就应将其设计为顶层类。
四种嵌套类:静态内部类、非静态内部类、匿名类、局部类。
静态内部类:不与类的实例有关联,一个用法是提供类的帮助类。
非静态内部类:确定与实例有关联才用,否则其默认将引用传给宿主类的实例,会占用存储空间与时间。最常用方法就是 Adapter 模式,可将外部类的实例视为某个不相关类的实例。
例子:1
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13// Typical use of a nonstatic member class
public class MySet<E> extends AbstractSet<E> {
... // Bulk of the class omitted
public Iterator<E> iterator() {
return new MyIterator();
}
private class MyIterator implements Iterator<E> {
...
}
}
匿名类: 只能在非静态上下文环境中使用时声明与实例化,在静态上下文环境,只能带有常量型变量(final修饰的基本类型及初始化为 String)。不能执行 instanceof 方法测试,不能在运行外实例化,不能实现多个接口或继承一个类同时实现一个接口。常用:创建小函数对象和处理对象的首选方法。
局部类:非静态上下文中定义它们时,它们才会包含实例,并且它们不能包含静态成员。
永远不要将多个顶级类或接口放在一个源文件中
保证在编译时不能有多个定义。