[Effective Java]01.用静态工厂方法代替构造器

对于类而言,为了让客户端获取它自身的一个实例,最常用的方法就是提供一个公有的构造器.还有一种方法,也应该占有一席之地.类可以提供一个公有的静态工厂方法,它是一个返回类的实例的静态方法.下面是一个来自Boolean 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; 
}

提供静态工厂方法而不是公有的构造器,这样做有几大优势.

1)它们有名称.

如果构造器的参数本身没有确切的描述正被返回的对象,那么具有适当名称的静态工厂方会更容易使用,产生的客户端代码也更易于阅读.

例如,构造器BigInteger(int,int,Randon) 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,显得更为清楚.(1.4的发型版本最终增加了这个方法)

2)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:它从来不创建对象.

静态工厂方法能够为重复的调用返回相同的对象,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.这种类被称为实例受控的类(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;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,客户端就可以使用==操作符来代替equals(Object)方法,从而提升性能.枚举类型保证了这一点.

3)它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.这种技术适用于基于接口的框架,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,几乎所有的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.

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 Databse Connectivity) API.

◇ 服务提供者框架: 多个服务提供者实现一个服务,系统为服务提供者提供多个实现,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:

① 服务接口(Service Interface):这是提供者实现的;[JDBC:Collection]

② 提供者注册API(Provider Registration API):这是系统用来注册实现; [JDBC:Driver.registerDriver]

③ 服务访问API(Provider Access API):是客户端用来获取服务的实例的.服务访问API是”灵活的静态工厂”,构成了服务提供者框架的基础. [JDBC:Driver.getConnection]

服务提供者框架的第四个组件是可选的:服务提供者接口(Service Provider Interface),这些提供这负责创建其服务实现的实例.[JDBC:Driver]

下面是一个简单的实现,包含一个服务提供者接口和一个默认提供者:

// Service Provider framework sketch

// Service interface
public interface Service{
    ... //Service-specific methods go here
}

// Service provider interface
public interface Provider{
    Service newService();
}

// Noninstantiable class for service registration and access
public class Services{
    private Services(){ }

    // Maps service names to services
    private static final Map<String, Provider> providers = new HashMap<String, Provider>();
    
    public static final String DEFAULT_PROVIDER_NAME = "<def>";

    // Provider registration API
    public static void registerDefaultProvider(Provider p){
        registerProvider(DEFAULT_PROVIDER_NAME, p);
    }
    public static void registerProvider(String name, Provider p){
        providers.put(name, p);
    }
    
    // Service access API
    public static Service newInstance(){
        newInstance(DEFAULT_PROVIDER_NAME);
    }
    public static Service newInstance(String name){
        Provider p = providers.get(name);
        if(p == null){
            throw new IllegalArgumentException("No provider registered with name: " + name);
        }
        return p.newService();
    }
}

4)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.这通常要求接连两次提供类型参数:

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

不过有了静态工厂方法,编译器就可以替你找到类型参数.这被称做类型推导(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>(); 
}

就可以用下面这句简洁的代码代替上面繁琐的声明:

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

总有一天,Java将能够在构造器调用以及方法调用中执行这种类型推导,但到发行版本1.6为止还无法这么做.(事实上,Java 7 已经加入了类型推导).

静态工厂的主要缺点在于,类如果不含有公有的或者受保护的构造器,就不能被子类化.

静态工厂的第二个缺点在于,它们与其他的静态方法实际上没有任何区别.