建议：考虑用静态工厂方法代替构造器。

一时失言乱红尘 2024-02-17 23:28 11阅读 0赞

对于类而言，为了让客户端获取他自身的一个实例，最常用的方法就是提供一个共有的构造器。还有一种方法，也应该在每个程序员的工具箱中占有一席之地。类可以提供一个共有的静态工厂方法（static factory method），他只是一个返回类的实例的静态方法。下面是一个来自Boolean（基本类型boolean的包装类）的简单示例。这个方法将boolean基本类型值转换成了一个Boolean对象引用：

public static Boolean valueOf(boolean b) {
    
    return b ? Boolean.TRUE : Boolean.FALSE;
    
    }

注意，静态工厂方法与设计模式中的工厂方法模式不同。本条目中所指的静态工厂方法并不直接对应于设计模式的工厂方法。

提供静态工厂方法而不是共有的构造器，这样做具有几大优势。

*  静态工厂方法与构造构造器不同的第一大优势在于，它们有名称。

如果构造器的参数本身没有确切地描述正被返回的对象，那么具有适当名称的静态工厂会更容易使用，产生的客户端代码也更易于阅读。例如，构造器BigInteger（int , int , Random）返回的BigInteger可能为素数，如果用名为BigInteger.probablePrime的静态工厂方法来表示，显然更为清楚。

*  静态工厂方法与构造器不同的第二大优势在于，不必在每次调用它们的时候都创建一个新对象。

这使得不可变类可以使用预先构建好的实例，或者将构建好的实例缓存起来，进行重复利用，从而避免创建不必要的重复对象。Boolean.valueOf(boolean)方法说明了这项技术：他从来不创建对象。这种方法类似于Flyweight模式。如果程序经常请求创建相同的对象，并且创建对象的代价很高，则这项技术可以极大地提升性能。

静态工厂方法能够为重复的调用返回相同对象，这样有助于类总能严格控制在某个时刻哪些实例应该存在。这种类被称做实例受控的类（instance-controlled）。编写实例受控的类有几个原因。实例受控使得类可以确保它是一个Singleton或者是不可实例化的。他还使得不可变的类可以确保不会存在两个相等的实例，即当且仅当a==b的时候才有a.equals(b)为true。如果类保证了这一点，他的客户端就可以使用==操作符来代替equals(Object)方法，这样可以提升性能。枚举（enum）类型保证了这一点。

*  静态工厂方法与构造器不同的第三大优势在于，他们可以返回原返回类型的任何子类型的对象。

这种灵活性的一种应用是，API可以返回对象，同时又不会使对象的类变成公有的。以这种方式隐藏实现类会使API变得非常简洁。这项技术适用于基于接口的框架 （interface-based framework），因为在这种框架中，接口为静态工厂方法提供了自然返回类型。接口不能有静态方法，因此按照惯例，接口Type的静态工厂方法被放在一个名为Types的不可实例化的类中。

例如，Java Collections Framework的集合接口有32个便利实现，分别提供了不可修改的集合、同步集合等等。几乎所有这些实现都通过静态工厂方法在一个不可实例化的类（java.util.Collections）中导出。所有返回对象的类都是非公有的。

现在的Collections Framework API比导出32个独立共有类的那种实现方法要小得多，每种便利实现都对应一个类。这不仅仅是指API数量上的减少，也是概念意义上的减 少。用户知道，被返回的对象是由相关的接口精确制定的，所以他们不需要阅读相关的类文档。使用这种静态工厂方法时，甚至要求客户端通过接口来引用被返回的对象，而不是通过它的实现类来引用被返回的对象，这是一种良好的习惯。

共有的静态工厂方法所返回的对象的类不仅可以是非公有的，而且该类还可以随着每次调用而发生变化，这取决于静态工厂方法的参数值。只要是已声明的返回类型的子类 型，都是允许的。为了提供软件的可维护性和性能，返回对象的类也可能随着发行版本的不同而不同。

发行版本1.5中引入的类java.util.EnumSet没有共有构造器，只有静态工厂方法。它们返回两种实现类之一，具体则取决于底层枚举类型的大小：如果它的元素有64个或者 更少，就像大多数枚举类型一样，静态工厂方法就会返回一个RegularEnumSet实例，用单个long进行支持；如果枚举类型有65个或者更多元素，工厂就返回 JumboEnumSet实例，用long数组进行支持。

这两个实现类的存在对于客户端来说是不可见的。如果RegularEnumSet不能再给小的枚举类型提供性能优势，就可能从未来的发行版本中将它删除，不会造成不良影响。

同样地，如果事实证明对性能有好处，也可能在未来的发行版本中添加第三甚至第四个EnumSet实现。客户端永远不知道也不关心他们从工厂方法中得到的对象的类；他 们只关心它是EnumSet的某个子类即可。

静态工厂方法返回的对象所属的类，在编写包含该静态工厂方法的类时可以不必存在。这种灵活的静态工厂方法构成了服务提供者框架（Service Provider Framework）的 基础，例如JDBC（Java数据库连接，Java Database Connectivity）API。服务提供者框架是指这样一个系统：多个服务提供者实现一个服务，系统为服务提供者的客户端 提供多个实现，并把他们从多个实现中解耦出来。

服务提供者框架中有三个重要的组件：服务接口（Service Interface），这是提供者实现的；提供者注册API（Provider Registration API），这是系统用来注册实现，让客 户端访问它们的；服务访问API（Service Access API），是客户端用来获取服务的实例的。服务访问API一般允许但是不要求客户端制定某种选择提供者的条件。如果没有 这样的规定，API就会返回默认实现的一个实例。服务访问API是“灵活的静态工厂”，它构成了服务提供者框架的基础。

服务提供者框架的第四个组件是可选的：服务提供者（Service Provider Interface）这些提供者负责创建其服务实现的实例。如果没有服务提供者接口，实现就按照类名称 注册，其通过反射方式进行实例化。对于JDBC来说，Connection就是它的服务接口，DriverManager.registerDriver是提供者注册API，DriverManger.getConnection是服 务访问API，Driver就是服务提供者接口。

服务提供者框架模式有着无数种变体。例如，服务访问API可以利用适配器（Adapter）模式，返回比提供者需要的更丰富的服务接口。

*  静态工厂方法的第四个优势在于，在创建参数化类型实例的时候，它们使代码变得更加简洁。

遗憾的是，在调用参数化类的构造器时，即使类型参数很明显，也必须指明。这通常要求你接连两次提供类型参数：

Map<String , List<String>> m = new HashMap<String, List<String>>();

随着类型参数变得越来越长，越来越复杂，这一冗长的说明也很快变得痛苦起来。但是有了静态工厂方法，编译器就可以替你找到类型参数。这被称作类型推导（type inference）。例如假设HashMap提供了这个静态工厂：

public static <K , V> HashMap<K, V> newInstance() {
    
    return new HashMap<K , V>();
    
    }

你可以用下面这句简洁的代码替代上面这段繁琐的声明：

Map<String, List<String>> m = HashMap.newInstance();

*  静态工厂方法的主要缺点在于，类如果不含有共有的或受保护的构造器，就不能被子类化。

对于共有的静态工厂所返回的非公有类，也同样如此。例如，要想将Collections Framework中的任何方便的实现类子类化，这是不可能的。但是这样会因祸得福，因为他 鼓励程序使用复合（composition），而不是继承。

*  静态工厂方法的第二个缺点在于，他们与其他的静态方法实际上没有任何区别。

在API文档中，他们没有像构造器那样在API文档中明确标识出来，因此，对于提供了静态工厂方法而不是构造器的类来说，要想查明如何实例化一个类，这是非常苦难的。 Javadoc工具总有一天会注意到静态工厂方法。同时，你通过在类或者接口注释中关注静态工厂，并遵守标准的命名习惯，也可以弥补这一劣势。下面是静态工厂方法的一 些惯用名称：

*  valueOf——不太严格的讲，该方法返回的实例与它的参数具有相同的值。这样的静态工厂方法实际上是类型转换方法。
 *  of——valueOf的一种更为简洁的替代，在EnumSet中使用并流行起来。
 *  getInstance——返回的实例是通过方法的参数描述的，但是不能够说与参数具有同样地值。对于Singleton来说，该方法没有参数，并返回唯一的实例。
 *  newInstance——像getInstance一样，但newInstance能够确保返回的每个实例都与所有其他实例不同。
 *  getType——像getInstance一样，但是在工厂方法处于不同的类中的时候使用。Type表示工厂方法所返回的对象类型。
 *  newType——像newInstance一样，但是在工厂方法处于不同的类中的时候使用。Type表示工厂方法所返回的对象类型。

简而言之，静态工厂方法和共有构造器都各有用处，我们需要理解他们各自的长处。静态工厂通常合适，因此切忌第一反应就是提供共有的构造器，而不先考虑静态工厂。