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[Java知识库]什么，定义java类也这么讲究？

一定义工具类

1 常用定义方式

通常，我们会如下定义工具类：

/** 例子工具类 */
public class ExampleHelper {
    /** 常量值 */
    public final static int CONST_VALUE = 123;
    /** 求和方法 */
    public static int sum(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

2 存在一些问题

修饰符顺序不规范

通过SonarLint插件扫描，会出现以下问题：
file

Java语言规范建议使用”static final”，而不是”final static”。请记住这么一条规则：静态常量，静态（static）在前，常量（final）在后。

工具类可以被继承覆盖

如果我们定义一个MyExampleHelper来继承ExampleHelper：

public class MyExampleHelper extends ExampleHelper {
    /** 常量值 */
    public static final int CONST_VALUE = 321;

    /** 求和方法 */
    public static int sum(int a, int b) {
        return a * b;
    }
}

会发现，MyExampleHelper会对ExampleHelper中的常量和方法进行覆盖，导致我们不知道是不是使用了ExampleHelper中的常量和方法。

对于Apache提供的工具类，很多同学都喜欢定义相同名称的工具类，并让这个工具类继承Apache的工具类，并在这个类中添加自己的实现方法。其实，我是非常不推荐这种做法的，因为你不知道——你调用的是Apache工具类提供的常量和方法，还是被覆盖的常量和方法。最好的办法，就是对工具类添加final关键字，让这个工具类不能被继承和覆盖。

工具类可以被实例化

对于ExampleHelper工具类，我们可以这样使用：

int value = ExampleHelper.CONST_VALUE;
int sum = ExampleHelper.sum(1, 2);

也可以被这样使用：

ExampleHelper exampleHelper = new ExampleHelper();
int value = exampleHelper.CONST_VALUE;
int sum = exampleHelper.sum(1, 2);

对于工具类来说，没有必要进行实例化。所以，建议添加私有构造方法，并在方法中抛出UnsupportedOperationException（不支持的操作异常）。

3 最佳定义方式

根据以上存在问题及其解决方法，最佳定义的ExampleHelper工具类如下：

/** 例子工具类 */
public final class ExampleHelper {
    /** 常量值 */
    public static final int CONST_VALUE = 123;

    /** 构造方法 */
    private ExampleHelper() {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    /** 求和方法 */
    public static int sum(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

二定义枚举类

1 常用定义方式

通常，我们会如下定义枚举类：

/** 例子枚举类 */
public enum ExampleEnum {
    /** 枚举相关 */
    ONE(1, "one(1)"),
    TWO(2, "two(2)"),
    THREE(3, "two(3)");

    /** 属性相关 */
    private Integer value;
    private String desc;

    /** 构造方法 */
    private ExampleEnum(Integer value, String desc) {
        this.value = value;
        this.desc = desc;
    }

    /** 获取取值 */
    public Integer getValue() {
        return value;
    }

    /** 获取描述 */
    public String getDesc() {
        return desc;
    }
}

2 一些优化建议

修饰符private可缺省

通过SonarLint插件扫描，会出现以下问题：
file

根据建议，应该删除构造方法前多余的private修饰符。

建议使用基础类型

用包装类型Integer保存枚举取值，本身并没有什么问题。但是，本着能用基础类型就用基础类型的规则，所以建议使用基础类型int。

建议使用final字段

假设，我们要实现一个静态方法，可能一不小心就把枚举值给修改了：

/** 修改取值 */
public static void modifyValue() {
    for (ExampleEnum value : values()) {
        value.value++;
    }
}

如果调用了modifyValue方法，就会把枚举值修改，导致应用程序出错。为了避免这样的情况出现，建议对字段添加final修饰符，从而避免字段值被篡改。

3 最佳定义方式

/** 例子枚举类 */
public enum ExampleEnum {
    /** 枚举相关 */
    ONE(1, "one(1)"),
    TWO(2, "two(2)"),
    THREE(3, "two(3)");

    /** 字段相关 */
    private final int value;
    private final String desc;

    /** 构造方法 */
    ExampleEnum(int value, String desc) {
        this.value = value;
        this.desc = desc;
    }

    /** 获取取值 */
    public int getValue() {
        return value;
    }

    /** 获取描述 */
    public String getDesc() {
        return desc;
    }
}

三定义模型类

下面，以定义User（用户）模型类为例，从JavaBean模式、重载构造方法、Builder模式3种方式来说明模型类的定义方法以及优缺点。

假设：User（用户）模型类共有4个属性——id（标识）、name（名称）、age（年龄）、desc（描述），其中必填属性为——id（标识）、name（名称），可填属性为——age（年龄）、desc（描述）。

1 JavaBean模式

JavaBean是一个遵循特定写法的Java类，它通常具有如下特点：

必须具有一个无参的构造方法；
所有属性字段必须是私有的；
所有属性字段必须通过遵循一种命名规范的Getter/Setter方法开放出来。

通过JavaBean模式定义的User（用户）模型类如下：

/** 用户类 */
public class User {
    private Long id;
    private String name;
    private Integer age;
    private String desc;

    public Long getId() {return id;}
    public void setId(Long id) {this.id = id;}
    public String getName() {return name;}
    public void setName(String name) {this.name = name;}
    public Integer getAge() {return age;}
    public vid setAge(Integer age) {this.age = age;}
    public String getDesc() {return desc;}
    public void setDesc(String desc) {this.desc = desc;}
}

注意：也可以通过Lombok的@Getter/@Setter注解生成对应个Getter/Setter方法。

使用代码：

User user = new User();
user.setId(1L);
user.setName("alibaba");
user.setAge(102);
user.setDesc("test");
verifyUser(user);

主要优点：

代码非常简单，只有私有属性字段及其公有Getter/Setter方法；
赋值对象代码可读性较强，明确地知道哪个属性字段对应哪个值；
非常简单实用，被广泛地用于HSF、Dubbo、MyBatis等中间件。

主要缺点：

由于可以通过Setter方法设置属性字段，所以不能定义为不可变类；
由于每个字段分别设置，所以不能保证字段必填，必须设置完毕后进行统一验证。

2 重载构造方法

通过”重载构造方法”定义User（用户）模型类如下：

/** 用户类 */
public final class User {
    private Long id;
    private String name;
    private Integer age;
    private String desc;

    public User(Long id, String name) {
        this(id, name, null);
    }
    public User(Long id, String name, Integer age) {
        this(id, name, age, null);
    }
    public User(Long id, String name, Integer age, String desc) {
        Assert.notNull(id, "标识不能为空");
        Assert.notNull(name, "名称不能为空");
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.desc = desc;
    }

    public Long getId() {return id;}
    public String getName() {return name;}
    public Integer getAge() {return age;}
    public String getDesc() {return desc;}
}

使用代码：

User user1 = new User(1L, "alibaba");
User user2 = new User(1L, "alibaba", 102, "test");

主要优点：

初始化对象代码简洁，只有简单的一行代码；
可以定义为不可变类，初始化后属性字段值不可变更；
可以在构造方法内进行不可空验证。

主要缺点：

重载构造方法数量过多，无法覆盖必填字段和非必填字段的所有组合；
初始化对象代码可读性差，无法看出哪个属性字段对应哪个值；
如果删除某个字段，初始化对象代码可能不会报错，导致出现赋值错误问题。

3 Builder模式

/** 用户类 */
public final class User {
    private Long id;
    private String name;
    private Integer age;
    private String desc;

    private User(Builder builder) {
        this.id = builder.id;
        this.name = builder.name;
        this.age = builder.age;
        this.desc = builder.desc;
    }
    public static Builder newBuilder(Long id, String name) {
        return new Builder(id, name);
    }

    public Long getId() {return id;}
    public String getName() {return name;}
    public Integer getAge() {return age;}
    public String getDesc() {return desc;}

    public static class Builder {
        private Long id;
        private String name;
        private Integer age;
        private String desc;

        private Builder(Long id, String name) {
            Assert.notNull(id, "标识不能为空");
            Assert.notNull(name, "名称不能为空");
            this.id = id;
            this.name = name;
        }
        public Builder age(Integer age) {
            this.age = age;
            return this;
        }
        public Builder desc(String desc) {
            this.desc = desc;
            return this;
        }
        public User build() {
            return new User(this);
        }
    }
}

注意：可以采用Lombok的@Builder注解简化代码。

使用代码：

User user = User.newBuilder(1L, "alibaba").age(102).desc("test").build();

主要优点：

明确了必填参数和可选参数，在构造方法中进行验证；
可以定义为不可变类，初始化后属性字段值不可变更；
赋值代码可读性较好，明确知道哪个属性字段对应哪个值；
支持链式方法调用，相比于调用Setter方法，代码更简洁。

主要缺点：

代码量较大，多定义了一个Builder类，多定义了一套属性字段，多实现了一套赋值方法；
运行效率低，需要先创建Builder实例，再赋值属性字段，再创建目标实例，最后拷贝属性字段。

四定义集合常量

在编码中，经常使用到各种集合常量，比如List(列表)常量、Set(集合)常量、Map(映射)常量等。

1 普通定义方式

定义代码：

最简单的方法，就是直接定义一个普通的集合常量。


/** 例子工具类 */
public final class ExampleHelper {
    /** 常量值列表 */
    public static final List<Integer> CONST_VALUE_LIST = Arrays.asList(1, 2, 3);
    /** 常量值集合 */
    public static final Set<Integer> CONST_VALUE_SET = new HashSet<>(Arrays.asList(1, 2, 3));
    /** 常量值映射 */
    public static final Map<Integer, String> CONST_VALUE_MAP;
    static {
        CONST_VALUE_MAP = new HashMap<>(MapHelper.DEFAULT);
        CONST_VALUE_MAP.put(1, "value1");
        CONST_VALUE_MAP.put(2, "value2");
        CONST_VALUE_MAP.put(3, "value3");
    }
    ...
}

使用代码：

使用也很方便，直接通过”类名.常量名”使用。

// 使用常量值集合
List<Integer> constValueList = ExampleHelper.CONST_VALUE_LIST;
Set<Integer> constValueSet = ExampleHelper.CONST_VALUE_SET;
Map<Integer, String> constValueMap = ExampleHelper.CONST_VALUE_MAP

2 存在主要问题

通过SonarLint插件扫描，会出现以下问题：
file

由于普通的集合对象（如ArrayList、HashMap、HashSet等）都是可变集合对象，即便是定义为静态常量，也可以通过操作方法进行修改。所以，上面方法定义的集合常量，并不是真正意义上的集合常量。其中，Arrays.asList方法生成的内部ArrayList不能执行add/remove/clear方法，但是可以set方法，也属于可变集合对象。

// 操作常量列表
ExampleHelper.CONST_VALUE_LIST.remove(3); // UnsupportedOperationException
ExampleHelper.CONST_VALUE_LIST.add(4); // UnsupportedOperationException
ExampleHelper.CONST_VALUE_LIST.set(1, 20); // [1,20,3]
ExampleHelper.CONST_VALUE_LIST.clear(); // UnsupportedOperationException

// 操作常量集合
ExampleHelper.CONST_VALUE_SET.remove(3); // [1,2]
ExampleHelper.CONST_VALUE_SET.add(3); // [1,2,3]
ExampleHelper.CONST_VALUE_SET.clear(); // []

// 操作常量映射
ExampleHelper.CONST_VALUE_MAP.remove(3); // {1:"value1",2:"value2"}
ExampleHelper.CONST_VALUE_MAP.put(3, "value3"); // {1:"value1",2:"value2",3:"value3"}
ExampleHelper.CONST_VALUE_MAP.clear(); // []

3 最佳定义方式

在JDK中，Collections工具类中提供一套方法，用于把可变集合对象变为不可变（不可修改，修改时会抛出UnsupportedOperationException异常）集合对象。所以，可以利用这套方法定义集合静态常量。

/** 例子工具类 */
public final class ExampleHelper {
    /** 常量值列表 */
    public static final List<Integer> CONST_VALUE_LIST = Collections.unmodifiableList(Arrays.asList(1, 2, 3));
    /** 常量值集合 */
    public static final Set<Integer> CONST_VALUE_SET = Collections.unmodifiableSet(new HashSet<>(Arrays.asList(1, 2, 3)));
    /** 常量值映射 */
    public static final Map<Integer, String> CONST_VALUE_MAP;
    static {
        Map<Integer, String> valueMap = new HashMap<>(MapHelper.DEFAULT);
        valueMap.put(1, "value1");
        valueMap.put(2, "value2");
        valueMap.put(3, "value3");
        CONST_VALUE_MAP = Collections.unmodifiableMap(valueMap);
    }
    ...
}

五定义数组常量

上一章介绍了如何定义集合常量，这一章就来介绍一下如何定义数组常量。

1 定义公有数组常量

定义代码：

一般人定义数组常量，就会像下面代码一样，定义一个公有数组常量。

/** 例子工具类 */
public final class ExampleHelper {
    /** 常量值数组 */
    public static final int[] CONST_VALUES = new int[] {1, 2, 3};
    ...
}

直接通过”类名.常量名”使用代码：

// 使用常量值数组
int[] constValues = ExampleHelper.CONST_VALUES;

存在问题：

但是，可以通过下标修改数组值，导致数组常量的值可变。所以，这种方法定义的数组常量，并不是一个真正意义上的数组常量。

// 修改常量值数组
ExampleHelper.CONST_VALUES[1] = 20; // [1, 20, 3]

2 定义公有集合常量

定义代码：

可以通过上一章定义集合常量的方法，返回一个公有集合常量。

/** 例子工具类 */
public final class ExampleHelper {
    /** 常量值列表 */
    public static final List<Integer> CONST_VALUE_LIST =
        Collections.unmodifiableList(Arrays.asList(1, 2, 3));
    ...
}

使用代码：

要想得到数组常量，就把集合常量转化为数组常量。

// 使用常量值列表
int[] constValues = ExampleHelper.CONST_VALUE_LIST.stream()
    .mapToInt(Integer::intValue).toArray();

存在问题：

每一次都会把集合常量转化为数组常量，导致程序运行效率降低。

3 最佳定义方式

最佳法”私有数组常量+公有克隆方法”的解决方案。如下代码所示：先定义一个私有数组常量，保证不会被外部类使用；在定义一个获取数组常量方法，并返回一个数组常量的克隆值。

定义代码：

这里，提供一个”私有数组常量+公有克隆方法”的解决方案。如下代码所示：先定义一个私有数组常量，保证不会被外部类使用；在定义一个获取数组常量方法，并返回一个数组常量的克隆值。

/** 例子工具类 */
public final class ExampleHelper {
    /** 常量值数组 */
    private static final int[] CONST_VALUES = new int[] {1, 2, 3};
    /** 获取常量值数组方法 */
    public static int[] getConstValues() {
        return CONST_VALUES.clone();
    }
    ...
}

使用代码：

由于每次返回的是一个克隆数组，即便修改了克隆数组的常量值，也不会导致原始数组常量值的修改。

// 使用常量值方法
int[] constValues = ExampleHelper.getConstValues(); // [1, 2, 3]
constValues[1] = 20; // [1, 20, 3]
constValues = ExampleHelper.getConstValues(); // [1, 2, 3]