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編寫高質量代碼:改善Java程序的151個建議(第3章:類、對象及方法___建議36~40),java151

編輯:JAVA綜合教程

編寫高質量代碼:改善Java程序的151個建議(第3章:類、對象及方法___建議36~40),java151


建議36:使用構造代碼塊精簡程序

  什麼叫做代碼塊(Code Block)?用大括號把多行代碼封裝在一起,形成一個獨立的數據體,實現特定算法的代碼集合即為代碼塊,一般來說代碼快不能單獨運行的,必須要有運行主體。在Java中一共有四種類型的代碼塊:

  我麼知道一個類中至少有一個構造函數(如果沒有,編譯器會無私的為其創建一個無參構造函數),構造函數是在對象生成時調用的,那現在為你來了:構造函數和代碼塊是什麼關系,構造代碼塊是在什麼時候執行的?在回答這個問題之前,我們先看看編譯器是如何處理構造代碼塊的,看如下代碼:

 1 public class Client36 {
 2 
 3     {
 4         // 構造代碼塊
 5         System.out.println("執行構造代碼塊");
 6     }
 7 
 8     public Client36() {
 9         System.out.println("執行無參構造");
10     }
11 
12     public Client36(String name) {
13         System.out.println("執行有參構造");
14     }15 }

  這是一段非常簡單的代碼,它包含了構造代碼塊、無參構造、有參構造,我們知道代碼塊不具有獨立執行能力,那麼編譯器是如何處理構造代碼塊的呢?很簡單,編譯器會把構造代碼塊插入到每個構造函數的最前端,上面的代碼等價於:

 1 public class Client36 {
 2 
 3     public Client36() {
 4         System.out.println("執行構造代碼塊");
 5         System.out.println("執行無參構造");
 6     }
 7 
 8     public Client36(String name) {
 9         System.out.println("執行構造代碼塊");
10         System.out.println("執行有參構造");
11     }
12 }

  每個構造函數的最前端都被插入了構造代碼塊,很顯然,在通過new關鍵字生成一個實例時會先執行構造代碼塊,然後再執行其他代碼,也就是說:構造代碼塊會在每個構造函數內首先執行(需要注意的是:構造代碼塊不是在構造函數之前運行的,它依托於構造函數的執行),明白了這一點,我們就可以把構造代碼塊應用到如下場景中:

  以上兩個場景利用了構造代碼塊的兩個特性:在每個構造函數中都運行和在構造函數中它會首先運行。很好的利用構造代碼塊的這連個特性不僅可以減少代碼量,還可以讓程序更容易閱讀,特別是當所有的構造函數都要實現邏輯,而且這部分邏輯有很復雜時,這時就可以通過編寫多個構造代碼塊來實現。每個代碼塊完成不同的業務邏輯(當然了構造函數盡量簡單,這是基本原則),按照業務順序一次存放,這樣在創建實例對象時JVM就會按照順序依次執行,實現復雜對象的模塊化創建。

建議37:構造代碼塊會想你所想

   上一建議中我們提議使用構造代碼塊來簡化代碼,並且也了解到編譯器會自動把構造代碼塊插入到各個構造函數中,那我們接下來看看,編譯器是不是足夠聰明,能為我們解決真實的開發問題,有這樣一個案例,統計一個類的實例變量數。你可要說了,這很簡單,在每個構造函數中加入一個對象計數器補救解決了嘛?或者我們使用上一建議介紹的,使用構造代碼塊也可以,確實如此,我們來看如下代碼是否可行:

 1 public class Client37 {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         new Student();
 4         new Student("張三");
 5         new Student(10);
 6         System.out.println("實例對象數量:"+Student.getNumOfObjects());
 7     }
 8 }
 9 
10 class Student {
11     // 對象計數器
12     private static int numOfObjects = 0;
13 
14     {
15         // 構造代碼塊,計算產生的對象數量
16         numOfObjects++;
17     }
18 
19     public Student() {
20 
21     }
22 
23     // 有參構造調用無參構造
24     public Student(String stuName) {
25         this();
26     }
27 
28     // 有參構造不調用無參構造
29     public Student(int stuAge) {
30 
31     }
32     //返回在一個JVM中,創建了多少實例對象
33     public static int getNumOfObjects(){
34         return numOfObjects;
35     }
36 }

  這段代碼可行嗎?能計算出實例對象的數量嗎?如果編譯器把構造代碼塊插入到各個構造函數中,那帶有String形參的構造函數就可能有問題,它會調用無參構造,那通過它生成的Student對象就會執行兩次構造代碼塊:一次是無參構造函數調用構造代碼塊,一次是執行自身的構造代碼塊,這樣的話計算就不准確了,main函數實際在內存中產生了3個對象,但結果確是4。不過真的是這樣嗎?我們運行之後,結果是:

  實例對象數量:3;

  實例對象的數量還是3,程序沒有問題,奇怪嗎?不奇怪,上一建議是說編譯器會把構造代碼塊插入到每一個構造函數中,但是有一個例外的情況沒有說明:如果遇到this關鍵字(也就是構造函數調用自身的其它構造函數時),則不插入構造代碼塊,對於我們的例子來說,編譯器在編譯時發現String形參的構造函數調用了無參構造,於是放棄插入構造代碼塊,所以只執行了一次構造代碼塊。

  那Java編譯器為何如此聰明?這還要從構造代碼塊的誕生說起,構造代碼塊是為了提取構造函數的共同量,減少各個構造函數的代碼產生的,因此,Java就很聰明的認為把代碼插入到this方法的構造函數中即可,而調用其它的構造函數則不插入,確保每個構造函數只執行一次構造代碼塊。

  還有一點需要說明,大家千萬不要以為this是特殊情況,那super也會類似處理了,其實不會,在構造塊的處理上,super方法沒有任何特殊的地方,編譯器只把構造代碼塊插入到super方法之後執行而已。僅此不同。

  注意:放心的使用構造代碼塊吧,Java已經想你所想了。

建議38:使用靜態內部類提高封裝性

   Java中的嵌套類(Nested Class)分為兩種:靜態內部類(也叫靜態嵌套類,Static Nested Class)和內部類(Inner Class)。本次主要看看靜態內部類。什麼是靜態內部類呢?是內部類,並且是靜態(static修飾)的即為靜態內部類,只有在是靜態內部類的情況下才能把static修飾符放在類前,其它任何時候static都是不能修飾類的。

  靜態內部類的形式很好理解,但是為什麼需要靜態內部類呢?那是因為靜態內部類有兩個優點:加強了類的封裝和提高了代碼的可讀性,我們通過下面代碼來解釋這兩個優點。 

 1 public class Person {
 2     // 姓名
 3     private String name;
 4     // 家庭
 5     private Home home;
 6 
 7     public Person(String _name) {
 8         name = _name;
 9     }
10 
11     /* home、name的setter和getter方法略 */
12 
13     public static class Home {
14         // 家庭地址
15         private String address;
16         // 家庭電話
17         private String tel;
18 
19         public Home(String _address, String _tel) {
20             address = _address;
21             tel = _tel;
22         }
23         /* address、tel的setter和getter方法略 */
24     }
25 }

  其中,Person類中定義了一個靜態內部類Home,它表示的意思是"人的家庭信息",由於Home類封裝了家庭信息,不用再Person中再定義homeAddr,homeTel等屬性,這就使封裝性提高了。同時我們僅僅通過代碼就可以分析出Person和Home之間的強關聯關系,也就是說語義增強了,可讀性提高了。所以在使用時就會非常清楚它表達的含義。  

public static void main(String[] args) {
        // 定義張三這個人
        Person p = new Person("張三");
        // 設置張三的家庭信息
        p.setHome(new Home("北京", "010"));

    }

  定義張三這個人,然後通過Person.Home類設置張三的家庭信息,這是不是就和我們真是世界的情形相同了?先登記人的主要信息,然後登記人員的分類信息。可能你由要問了,這和我們一般定義的類有神麼區別呢?又有什麼吸引人的地方呢?如下所示:

  解釋了這麼多,大家可能會覺得外部類和靜態內部類之間是組合關系(Composition)了,這是錯誤的,外部類和靜態內部類之間有強關聯關系,這僅僅表現在"字面上",而深層次的抽象意義則依類的設計.

  那靜態類內部類和普通內部類有什麼區別呢?下面就來說明一下:

建議39:使用匿名類的構造函數

   閱讀如下代碼,看上是否可以編譯: 

    public static void main(String[] args) {
        List list1=new ArrayList();
        List list2=new ArrayList(){};
        List list3=new ArrayList(){{}};
        System.out.println(list1.getClass() == list2.getClass());
        System.out.println(list2.getClass() == list3.getClass());
        System.out.println(list1.getClass() == list3.getClass());
    }

  注意ArrayList後面的不通點:list1變量後面什麼都沒有,list2後面有一對{},list3後面有兩個嵌套的{},這段程序能否編譯呢?若能編譯,那輸結果是什麼呢?

  答案是能編譯,輸出的是3個false。list1很容易理解,就是生命了ArrayList的實例對象,那list2和list3代表的是什麼呢?

  (1)、list2 = new ArrayList(){}:list2代表的是一個匿名類的聲明和賦值,它定義了一個繼承於ArrayList的匿名類,只是沒有任何覆寫的方法而已,其代碼類似於: 

// 定義一個繼承ArrayList的內部類
    class Sub extends ArrayList {

    }

    // 聲明和賦值
    List list2 = new Sub();

  (2)、list3 = new ArrayList(){{}}:這個語句就有點奇怪了,帶了兩對{},我們分開解釋就明白了,這也是一個匿名類的定義,它的代碼類似於: 

    // 定義一個繼承ArrayList的內部類
    class Sub extends ArrayList {
        {
            //初始化代碼塊
        }
    }

    // 聲明和賦值
    List list3 = new Sub();

看到了吧,就是多了一個初始化塊而已,起到構造函數的功能,我們知道一個類肯定有一個構造函數,而且構造函數的名稱和類名相同,那問題來了:匿名類的構造函數是什麼呢?它沒有名字呀!很顯然,初始化塊就是它的構造函數。當然,一個類中的構造函數塊可以是多個,也就是說會出現如下代碼:

List list4 = new ArrayList(){{} {} {} {} {}};

上面的代碼是正確無誤,沒有任何問題的,現在清楚了,匿名類雖然沒有名字,但也是可以有構造函數的,它用構造函數塊來代替構造函數,那上面的3個輸出就很明顯了:雖然父類相同,但是類還是不同的。  

建議40:匿名類的構造函數很特殊

 在上一建議中我們講到匿名類雖然沒有名字,但可以有一個初始化塊來充當構造函數,那這個構造函數是否就和普通的構造函數完全不一樣呢?我們來看一個例子,設計一個計算器,進行加減運算,代碼如下: 

 1 public class Calculator {
 2     enum Ops {
 3         ADD, SUB
 4     };
 5 
 6     private int i, j, result;
 7 
 8     // 無參構造
 9     public Calculator() {
10 
11     }
12 
13     // 有參構造
14     public Calculator(int _i, int _j) {
15         i = _i;
16         j = _j;
17     }
18 
19     // 設置符號,是加法運算還是減法運算
20     protected void setOperator(Ops _ops) {
21         result = _ops.equals(Ops.ADD) ? i + j : i - j;
22     }
23 
24     // 取得運算結果
25     public int getResult() {
26         return result;
27     }
28 
29 }

 代碼的意圖是,通過構造函數傳遞兩個int類型的數字,然後根據設置的操作符(加法還是減法)進行運算,編寫一個客戶端調用:

    public static void main(String[] args) {
        Calculator c1 = new Calculator(1, 2) {
            {
                setOperator(Ops.ADD);
            }
        };
        System.out.println(c1.getResult());
    }

 這段匿名類的代碼非常清晰:接收兩個參數1和2,然後設置一個操作符號,計算其值,結果是3,這毫無疑問,但是這中間隱藏著一個問題:帶有參數的匿名類聲明時到底調用的是哪一個構造函數呢?我們把這段程序模擬一下:

//加法計算
class Add extends Calculator{
    {
        setOperator(Ops.ADD);
    }
    //覆寫父類的構造方法
    public Add(int _i, int _j){
        
    }
}

 匿名類和這個Add類等價嗎?可能有人會說:上面只是把匿名類增加了一個名字,其它的都沒有改動,那肯定是等價了,毫無疑問 ,那好,編寫一個客戶端調用Add類的方法看看。代碼就略了,因為很簡單new Add,然後調用父類的getResult方法就可以了,經過測試,輸出結果為0(為什麼而是0?這很容易,有參構造沒有賦值)。這說明兩者不等價,不過,原因何在呢?

  因為匿名類的構造函數特殊處理機制,一般類(也就是沒有顯示名字的類)的所有構造函數默認都是調用父類的無參構造函數的,而匿名類因為沒有名字,只能由構造代碼塊代替,也就無所謂有參和無參的構造函數了,它在初始化時直接調用了父類的同參數構造函數,然後再調用了自己的構造代碼塊,也就是說上面的匿名類和下面的代碼是等價的:  

//加法計算
class Add extends Calculator{
    {
        setOperator(Ops.ADD);
    }
    //覆寫父類的構造方法
    public Add(int _i, int _j){
        super(_i,_j);
    }
}

  它會首先調用父類有兩個參數的構造函數,而不是無參構造,這是匿名類的構造函數與普通類的差別,但是這一點也確實鮮有人仔細琢磨,因為它的處理機制符合習慣呀,我傳遞兩個參數,就是希望先調用父類有兩個參數的構造,然後再執行我自己的構造函數,而Java的處理機制也正是如此處理的。

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