Effective Java 之个人总结

创建和销毁对象

1、静态工厂方法代替构造器

• 静态工厂方法有名称，能确切地描述正被返回的对象。
• 不必每次调用都创建一个新的对象。
• 可以返回原返回类型的任何子类对象。
• 创建参数化类型实例时更加简洁，比如调用构造 HashMap 时，使用 Map<String,List<String> m = HashMap.newInstance() ，与 Map<String,List<String>m> = new HashMap<String,List<String>>(); 。

2、遇到多个构造器参数时要考虑用构建器

• 静态工厂和构造器不能很好地扩展到大量的可选参数。
• JavaBean 模式下使用 setter 来设置各个参数，无法仅通过检验构造器参数的有效性来保证一致性，会试图使用不一致状态的对象。
• Builder 的建造者模式：使用必须的参数调用构造器，得到一个 Builder 对象，再在 builder 对象上调用类似 setter 的方法设置各个可选参数，最后调用无参的 build 方法生成不可变对象，new Instance.Builder(必须参数).setter(可选参数).build()。
• Builder 模式让类的创建和表示分离，使得相同的创建过程可以创建不同的表示。

3、避免创建不必要的对象

• 对于 String 类型，String s = new String("") 每次执行时都会创建一个新的实例，而使用 String s = "" 则不会，因为对于虚拟机而言，包含相同的字符串字面常量会重用，而不是每次执行时都创建一个新的实例。
• 优先使用基本类型而不是装箱的基本类型，避免无意识的自动装箱。

4、消除过期的对象引用

• 缓存时优先使用 WeakHashMap，LinkedHashMap 这些数据结构，及时清掉没用的项。
• 显示取消监听器和回调，或进行弱引用。

对于所有对象都通用的方法

5、覆盖 equals

• 如果类具有自己特有的"逻辑相等"，但超类还没有覆盖 equals 以实现期望的行为。

• 高质量equals的方法

  • 使用 == 操作符检查”参数是否为这个对象的引用“。
  • 使用 instanceof 操作符检查“参数是否为正确的类型”。
  • 把参数转换成正确的类型。
  • 对于该类中的每个关键域，检查参数中的域是否与该对象中对应的域相匹配。
  • 不要将 equals 声明的 object 对象替换为其他的类型，因为这样是没法覆盖 Object.equals，只是提供了一个重载。

6、覆盖 equals 时总是覆盖 hashCode

• 相等的对象必须具有相等的散列码，如果没有一起去覆盖 hashcode，则会导致俩个相等的对象未必有相等的散列码，造成该类无法结合所有基于散列的集合一起工作。

7、总是覆盖 toString

• Object 提供的 toString，实现是类名+@+散列码的无符号十六进制。
• 自己覆盖的 toString，返回对象中包含的所有值得关注的信息。
• 不足：当类被广泛使用，一旦指定格式，那就会编写出相应的代码来解析这种字符串表示法，以及把字符串表示法嵌入持久化数据中，之后若改变这种表示法，则会遭到破坏。

8、考虑实现 Comparable 接口

• 如果类实现了comparable 接口，便可以跟许多泛型算法以及依赖该接口的集合实现协作，比如可以使用 Array.sort 等集合的排序。

类和接口

9、使类和成员的可访问性最小化

• 隐藏内部实现细节，有效解耦各模块的耦合关系

• 访问级别

  • private：类内部才可访问
  • package-private（缺省的）：包内部的任何类可访问
  • protected：声明该成员的类的子类以及包内部的类可访问
  • public：任何地方均可访问

10、复合优于继承

• 继承打破了封装性，除非超类是专门为了扩展而设计的。超类若在后续的发行版本中获得新的方法，并且其子类覆盖超类中与新方法有关的方法，则可能会发生错误。
• 复合：在新的类中增加一个私有域，引用现有类。它不依赖现有类的实现细节，对现有类进行转发。

11、接口优于抽象类

• 抽象类允许包含某些方法的实现，但为了实现由抽象类定义的类型，类必须成为抽象类的一个子类，且是单继承。
• 接口允许我们构造非层次结构的类型框架，安全地增强类的功能。
• 对每个重要的接口都提供一个抽象的骨架实现类，把接口和抽象类的优点结合（接口不能包含具体的方法，抽象类使用继承来增加功能）。它们为抽象类提供了实现上的帮助，但又不强加抽象类被用作类型定义时所特有的严格限制。
• 抽象类的演变比接口的演变要容易得多，在后续版本中在抽象类中始终可以增加新的具体方法，其抽象类的所有子类都将提供这个新的方法，而接口不行。

12、接口只用于定义类型

• 当类实现接口时，接口充当可以引用这个类的实例的类型，为了任何其他目的而定义接口时不恰当的。
• 常量接口时对接口的不良使用。实现常量接口，会导致把这样的实现细节泄漏给该类的导出 API 中，当类不再需要这些常量时，还必须实现这个接口以确保兼容性。如果非final类实现了该常量接口，它的所有子类的命名空间都将被接口中的常量污染。

13、优先考虑静态成员类

• 静态成员类是最简单的嵌套类，可以当做普通的类，只是被声明在另一个类的内部。
• 非静态成员类的每个实例都隐含着与外部类的一个外部实例相关联。没有外部实例的情况下，是无法创建非静态成员类的实例。每个非静态成员类的实例都包含一个额外的指向外部对象的引用，会导致外部实例在垃圾回收时仍然保留。
• 匿名类没有名字，在使用的同时被声明和实例化。当匿名类出现在非静态环境中时有外部实例，在静态环境中也不能拥有任何静态成员。匿名类必须保持简短，保持可读性。
• 局部类，在任何可以声明局部变量的地方声明局部类，有名字，在非非静态环境中定义才有外部实例，不能包含静态成员，同时必须保持简短。

枚举和注解

14、用 enum 代替 int 常量

• 枚举类型是指由一组固定的常量组成合法值的类型，通过公有的静态 final 域为每个枚举常量导出实例的类，没有构造器，是单例的泛型化。
• int 枚举模式在类型安全性和使用方便性没有任何帮助，打印的 int 枚举变量只是一个数字。
• String 枚举模式虽然提供了可打印的字符串，但会导致性能问题，还依赖于字符串的比较操作。
• 枚举类型可以通过 toString 将枚举转换成可打印的字符串，还允许添加任意的方法和域，并实现任意的接口。
• 性能缺点：装载和初始化枚举时会有空间和时间的成本。

方法

15、检查参数的有效性

• 对于公有方法，用 Javadoc 的 @throw 标签在文档中说明违反参数限制时会抛出的异常。
• 对于未被导出的方法（私有的），可以使用断言来检查参数。断言如果失败会抛出 AssertionException，如果没起到作用也不会有成本开销。
• 每当编写方法或构造器时，要考虑它的参数有哪些限制，应该把这些限制写到文档中，并且在方法体的开头处进行显示的检查。

16、必要时进行保护性拷贝

• 对方法的每个可变参数，或返回一个指向内部可变组件的引用时，需要进行保护性拷贝，避免在使用过程中可变对象进行了修改。
• 保护性拷贝是在检查参数的有效性之前进行的，并且有效性检查是针对拷贝之后的对象。

17、 慎用重载

• 重载方法的选择是静态的，选择工作时在编译时进行，完全基于参数的编译时类型。
• 覆盖方法的选择是动态的，选择的依据是被调用方法所在对象的运行时类型。
• 不要导出俩个具有相同参数数目的重载方法，如果参数数目相同，则至少有一个对应的参数在俩个重载方法中具有根本不同的类型，否则就应该保证，当传递同样的参数时，所有的重载方法的行为必须一致。

18、返回零长度的数组或集合，而不是 null

• 对于返回 null 而不是零长度数组或集合的方法，几乎每次用到该方法时都需要进行 null 值的判断，这样很曲折同时很容易出错。

通用程序设计

19、基本类型优于装箱基本类型

• 基本类型只有值，而装箱基本类型可以具有相同的值和不同的同一性。对装箱基本类型运用 == 操作符几乎总是错误的。
• 基本类型只有功能完备的值，而每个装箱基本类型除了它对应的基本类型的所有功能值外，还有个非功能值：null。当在一项操作中混合使用基本类型和装箱基本类型时，装箱基本类型会自动拆箱，如果 null 对象引用被自动拆箱，会得到空指针异常。
• 基本类型通常比装箱基本类型更节省时间和空间，装箱基本类型会导致高开销和不必要的对象创建。

20、当心字符串连接的性能

• 字符串是不可变的，当俩个字符串连接时需要对其内容进行拷贝，连接 n 个字符串需要 n 的平方级时间。因为第 n 次拼接的字符串，需要 n-1 次的字符串和第 n 次的字符串拷贝，和他们拼接后的拷贝，这样 an - an-1 = n-1+1+n = 2n；这样可以得到 an = n*(n-1)，及 O(N^2) 的拼接时间。

21、通过接口引用对象

• 如果有合适的接口类型存在，那么对于参数、返回值、变量和域来说，就都应该使用接口类型进行声明。如，List<>vector = new Vector<>();List list = new ArrayList<>(); ，这样程序会更加灵活，当更换实现时，所要做的只是改变构造器中的类。
• 如果没有合适的接口存在，完全可以用类而不是类接口来引用对象。如果含有基类，则优先使用基类来引用这个对象而不是它的实现类。

异常

22、只针对异常的情况才使用异常

• 异常是为了在异常情况下使用而设计的，不要将他们用于普通的控制流，而不要编写破事他们这么做的 API。
• 基于异常的循环模式不仅模糊了代码的意图，降低了性能（ JVM 不会对异常的代码块进行优化），而且它还不能保证正常工作。

23、对可恢复的情况使用受检异常，对编程错误使用运行时异常

• 受检异常：如果期望调用者能适当地恢复，这时应该使用受检的异常。通过抛出受检的异常，强迫调用者在一个 catch 中处理该异常或传播出去。

• 未受检异常：不需要也不应该被捕获的可抛出结构。

  • 运行时异常：表明编程错误，是 RuntimeException 的子类，运行时检查。
  • 错误：表示资源不足，约束失败，或其他使程序无法继续执行的条件。
• 设计受检异常抛出 API 的条件：正确地使用 API 不能阻止这种异常条件的产生 & 产生异常后可以立即采取有用的动作。

24、抛出与抽象相对应的异常

• 当方法传递由低层抽象抛出的异常与所执行的任务没有明显联系时，会导致困扰且让实现细节污染了更高层 API。
• 更高层的实现应该捕获低层的异常，同时抛出可以按照高层抽象进行解释的异常（异常转译）。

25、努力使失败保持原子性

• 失败原子性：失败的方法调用应该使对象保持在被调用之前的状态。
• 设计不可变对象，永远不会使已有的对象保持在不一致的状态中。

• 对于可变对象：

  • 执行操作之前检查参数的有效性。
  • 调整计算处理过程的顺序，使得任何可能失败的计算部分都在对象状态被修改之前发生。
  • 编写一段恢复代码，由它来拦截操作过程中发生的失败，以及对象回滚到操作开始之前的状态上，主要用于永久性的数据结构。
  • 在对象的一份临时拷贝上执行操作，不破坏传入对象的状态。

并发

26、同步访问

• 同步可以阻止一个线程看到对象处于不一致的状态之中，还能保证进入同步方法或者同步代码块的每个线程，都看到由同一个锁保护的之前所有的修改效果。

• 多个线程共享可变数据时，每个读或者写数据的线程都必须执行同步，否则可能导致活性失败和安全性失败。

  • 活性失败：线程A对某变量值的修改，可能没有立即在线程B体现出来。
  • 安全性失败：并发访问共享资源导致状态不一致造成的安全问题。

• 过度同步可能会导致性能降低、死锁，甚至不确定的行为。

  • 在同步区域内做尽可能少的工作，过度的同步会丢失并行的机会，限制 VM 优化代码执行的能力
  • 不要从同步区域内部调用外来方法，避免死锁和数据破坏。
  • CopyOnWriteArrayList 通过重新拷贝整个底层数组实现所有的写操作，适用于读操作远大于写操作的场景，当写操作频繁时性能损耗很大。

序列化

27、谨慎地实现 Serializable 接口

• 一旦一个类被发布，就大大降低了“改变这个类的实现” 的灵活性。若接受了默认的序列化形式，并且以后要改变类的内部结构，会导致序列化形式的不兼容。其次序列化对应流的唯一标识符 UID，在没有显示声明序列版本 UID，那么改变类的信息，将产生新的序列版本 UID，破坏它的兼容性。
• 增加了出现 bug 和安全漏洞的可能性。反序列化机制中没有显示的构造器，很容易忘记要确保：反序列化过程必须要保证所有“由真正的构造器建立起来的约束关系”，并且不允许攻击者访问正在构造过程中的对象的内部信息。
• 测试负担增加。当一个可序列号的类被修订时，需要检查“在新版本中序列化一个实例，然后再旧版本中反序列号”，反之亦然，这种测试不可自动构建，测试工作量与“可序列化的类的数量和发行版本号”的乘积成正比。

本文发表于个人博客：http://lavnfan.github.io/，欢迎指教。