Java中如何创建优雅的对象来提高程序性能

其实这个问题已经有很多人回答过了，很多朋友在Java四大名著之一《Effective Java》的1-5节中了解过。不过，我还是想根据自己的理解，总结总结一下这个问题，说说为什么我们最后选择builder来达到我们的目的。在Java中创建对象的方法有很多种。总结起来主要有以下四种方式：普通创建：通过new操作符反射创建：调用Class或java.lang.reflect.Constructor的newInstance()方法克隆创建：调用已有对象的clone()方法被序列化：调用java.io.ObjectInputStream的getObject()方法反序列化Java对象。本文仍然采用上述方法创建对象，所以本文只能说是构建对象，不能说是创建对象。假设有这样一个场景，现在你要构建一个大对象，这个对象包含了很多参数，有些参数是必须的，有些是可选的。那么如何优雅安全的构造这个对象呢？01单构造器通常，我们最先能想到的就是单构造器方法。直接用new构造，通过构造函数传递参数，见如下代码：;//研究生院（可选）privateStringschool;//爱好（可选）privateStringhobby;publicPerson(Stringname,intage,inheight,Stringschool,Stringhobby){this.name=name;this.age=age;this.height=height;this.school=school;this.hobby=hobby;}}上面的构造方法有缺点如下：有些参数是可选的（比如身高，学校），必须要传入可能不需要的参数。现在上面只有5个参数，构造函数已经很长了。如果是20个参数，构造函数可以直接上天！构建此类对象非常容易出错。客户端必须参考Javadoc或参数名传入实参对应位置。如果参数都是String类型，一旦传错参数，编译不会报错，但是运行结果会出错。02多个构造函数对于第一个问题，我们可以通过重载构造函数来解决。看下面代码：/****多个构造函数*/publicclassPerson{//姓名（必填）privateStringname;//年龄（必填）privateintage;//身高（选填）privateinheight;//毕业学校（选填）privateStringschool;//爱好（可选）privateStringhobby;publicPerson(Stringname,intage){this.name=name;this.age=age;}publicPerson(Stringname,intage,inheight){this.name=name;this.age=age;this.height=height;}publicPerson(Stringname,intage,inheight,Stringschool){this.name=name;this.age=age;this.height=height;this.school=school;}publicPerson(Stringname,intage,Stringhobby,Stringschool){this.name=name;this.age=age;this.hobby=hobby;this.school=school;}}上面的方法确实可以在一定程度上减少构造函数的长度，但是却存在以下缺陷：类太长。这种方法将导致Person类的构造函数呈阶乘增长。按道理来说，应该写的构造函数的个数就是可选成员变量的组合个数（实际上并没有那么多，原因见第2点）。如果我叫这样的班，我心里一定会说xx！！某些参数组合无法重构。因为Java中的重载是有限制的，方法签名相同的方法不能构成重载，不能在编译时传递。例如包含(name,age,school)和(name,age,hobby)的构造函数不能被重载，因为shcool和hobby都是String类型。Java只识别变量的类型，而不管变量是什么意思。03上面的JavaBean方法不行，别着急！还有一个法宝——JavaBean。一个对象是通过多种方法构造的。直接看下面代码：publicclassPerson{//姓名（必填）privateStringname;//年龄（必填）privateintage;//身高（选填）privateinheight;//毕业学校（选填）privateStringschool;//兴趣爱好（选填）privateStringhobby;publicPerson(Stringname,intage){this.name=name;this.age=age;}publicvoidsetHeight(intheight){this.height=height;}publicvoidsetSchool(Stringschool){this.school=school;}publicvoidsetHobby(Stringhobby){this.hobby=hobby;}}客户端使用这个对象的代码如下：publicclassClient{publicstaticvoidmain(String[]args){Personperson=newPerson("james",12);person.setHeight(170);person.setHobby("reading");person.setSchool("xxxuniversity");}}这似乎完美解决了Person对象构造问题，而且使用起来非常优雅方便。的确，这在单线程环境下确实是一种非常好的构造对象的方法，但是在多线程环境下它仍然有其致命的缺陷。在多线程环境中，不能安全地构造此对象，因为它不是不可变的。一旦构造了Person对象，我们就可以随时通过setXXX()方法改变对象的内部状态。假设一个线程正在执行与Person对象相关的业务方法，另一个线程改变了它的内部状态，从而得到莫名其妙的结果。由于线程运行不规律，该问题可能无法复现。这时候，我真的只能哭了。04Builder方法为了完美解决这个问题，下面介绍本文的主角（等等，等等！）。我们使用Builder优雅而安全地构建Person对象。废话不多说，直接代码：/***待构造对象。该对象的特点：*

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1. 需要用户手动传入多个参数，多个参数可选且顺序随机
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2. 该对象是不可变的（所谓不可变的意思是对象一旦创建，其内部状态就不能改变，更通俗地说，就是它的成员变量不能改变）。*不可变对象本质上是线程安全的。
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3. 对象所属的类不是为继承而设计的。
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*满足以上特征的对象的构造可以使用下面的Build方法来构造。通过这种方式构建对象有以下优点：*

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1. 无需编写多个构造函数，创建对象更方便
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2. 创建对象的过程是线程安全的
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*@authorxiaoyu*@date2020-10-25*/publicclassPerson{//name（必填），最终修饰的名字一经初始化就不可更改，保证了对象的不变性。privatefinalStringname;//年龄(必填)privatefinalintage;//身高(选填)privatefinalintheight;//毕业学校(选填)privatefinalStringschool;//爱好(选填)privatefinalStringhobby;/***这个私有构造函数的作用:*

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1. 成员变量的初始化。final类型的变量必须初始化，否则无法编译成功
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2. 私有构造函数可以保证无法从外部创建对象，无法继承Person类
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*/privatePerson(Stringname,intage,intheight,Stringschool,Stringhobby){this.name=name;this.age=age;this.height=height;this.school=school;this.hobby=hobby;}/***待执行的动作*/publicvoiddoSomething(){//TODOdowhatyouwant!!}/***builder.为什么Builder是一个内部静态类？*

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1. 必须是Person的内部类。否则，由于Person的构造函数是private的，无法通过new创建Person对象。
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2. 必须是静态类。由于无法从外部创建Person对象，如果不是静态类，则无法从外部引用Builder对象。
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*注意：Builder的内部成员变量要和Person的成员变量保持一致。*@authorxiaoyu**/publicstaticclassBuilder{//姓名（必填）。注意：这不能是finalprivateStringname;//age(required)privateintage;//height(optional)privateintheight;//graduateschool(optional)privateStringschool;//hobby(optional)privateStringhobby;publicBuilder(Stringname,intage){this.name=name;this.age=age;}publicBuildersetHeight(intheight){this.height=height;returnthis;}publicBuildersetSchool(Stringschool){this.school=school;returnthis;}publicBuildersetHobby(Stringhobby){this.hobby=hobby;returnthis;}/***buildobject*@return返回要构建的对象*/publicPersonbuild(){returnnewPerson(name,age,height,school,hobby);}}}clientbuildobject方法见如下代码:/***ClientusingPersonobject*@authorxiaoyu*@date2020-10-25*/publicclassClient{publicstaticvoidmain(String[]args){/**通过链式调用创建Person对象，非常优雅！*/Personperson=newPerson.Builder("james",12).setHeight(170).setHobby("reading").build();person.doSomething();}}如果不想看代码，你可以看到下面的代码Summary:UseprivatePerson(..)tomakePersonclassnon-inheritable.将Person类的成员变量设置为final类型，使其不可变。使用Person内部的静态Builder类来构建Person对象。通过在Builder类内部设置setXXX()方法返回Builder类型本身实现链式调用构建Person对象至此，我们比较完美的解决了这类对象的创建问题！总结一下本文要创建的对象的主要特点：需要用户手动传入多个参数，且多个参数可选，顺序任意。不可变对象所属的类不是为继承而设计的。即不能继承类顺序使用的对象构造方法：单构造器、多构造器、JavaBean方法、Builder方法最后通过比较，最合适的方案是Builder方法。