Java面向对象设计最佳实践 - 内置类设计

从这篇文章开始进入实战阶段的设计阶段，本文介绍内置类设计的最佳实践。

回顾一下，类(Class ）作为 Java 编程语言中的基本单元模块，提供了面向对象的四种基本性质： 抽象性、封装性、继承性和多态性。

在面向对象设计原则中， 尽可能偏好方法，而非字段（或属性） 。简单的说，方法更好的表达语义。因此，在方法实现过程中，经常会遇到类似的情景，接口方法method1  调用其他方法来完成功能需要。无非有三种情况，利用本类的（静态或者实例的）方法，调用某个类的静态可访问的方法和某个实例可访问的实例方法。但是， 良好类设计是尽量的隐藏实现细节，简单清晰地表达语义 。

客户端程序只关心输入和输出，没有必要去关心中间的细节。回到上述的三情况，尽可能隐藏本类和他类的细节。如果本类和他类相互耦合，那么扩张性和易用性受到一定程度的影响。但是设计人员想让本类和他类相互知晓，或者范围限制（主要是指类之间的访问限制）尽可能小，那么内置类是一个很好的办法。

笔者把内置类分为三类： 类内置类（Nested Class) ， 实例内置类（Inner Class)和 布局 内置类（Local Class） 。下面分别介绍这三种类的使用场景和设计方法。

类内置类（Nested Class) ，在内置类中使用得最多的一类。其作为类的一部分，随外层类（Enclosing Class)顺序地被加载。它的好处是，定义的类内置类仅此一次被创建并加载，可视外层类的类成员。那么使用场景不难得出，对于实例成员不感冒，只关心类成员，并且减少没有必要重复类的创建和加载。在大多数实际情况中，这个模式已经足够了。举一个的JDK里面的例子，迭代Map的时候，键值对实体接口 java.util.Map.Entry<K, V> ，其定义在 java.util.Map<K, V> 接口中，自然其修饰符是 public static final。

为了客户端程序能够利用 java.util.Map.Entry<K, V> ，JDK 暴露了 它。一般来说， private final static是通用的设计。外层类对其是完全可视的，因此 private  是没有问题的。至于 final 的修饰，要谈到笔者设计经验中的一个原则，尽量使用 final 修饰可修饰的。其中有几个好处，比如线程安全、拒绝子类、标准化（在后面的设计文章中会详细说明）等。 在内置类设计中，不应该期望其他类继承这个类，更不要期望其他人会使用的内置类了 。又回到JDK ，大家会发现 java.util.HashMap<K,V> 内部定义不少的类内置类。

使用下了代码实例补充说明上述：

package  org.mercy.design;

/**

  *   OuterClass   是外层类，NestedClass   类内置类

  *   @author   mercyblitz

  */

public   class  OuterClass {

/**

  *   private   final   static   是类内置类的通用设计技巧

  */

private   final   static   class   NestedClass  {

}

}

代码 -1

如果 OuterClass类中有实例变量的话，显然 NestedClass 是不可见的，也是不适用的（因为它是类的一部分）。

这个时候，利用实例内置类可以解决这类问题。

示例代码如下：

package  org.mercy.design;

/**

  *   OuterClass2   是外层类，InnerClass   实例内置类

  *  

  *   @author   mercyblitz

  */

public   class  OuterClass2 {

private  String  message ;

/**

  *   使用private   final   是一种好习惯。:D

  */

private   final   class   InnerClass  {

/**

  *   输出OuterClass2消息

  */

private   void   outputMessageFromOuterClass2 ()  {

// 注意，this的命名空间

System. out .println(OuterClass2. this . message );

}

}

}

代码 -2

在“代码-2 ”中， InnerClass 利用 OuterClass2 的 message 字段作为输出。

可能有人会说，InnerClass 这种实例内，为了得到这个类，不得不创建一个实例，太浪费 资源 了，为什么不直接把OuterClass 实例作为参数，直接传入到 InnerClass 的方法呢？

没错，可以那么做。不过单从访问外层类的实例变量而言，利用实例内置类是有点显得 浪费。 如果 客户端利用了泛型编程的话，情况就会不同。

总所周知， 泛型设计能够提高灵活性，可是也有很多限制。模版参数类型是跟随其寄主类的， 模板参数类型是不会写入class 文件中的，这就是为什么反射（ Reflection ）不能解析出类的模板参数类型。但是，模板参数类型在实例（对象）范围是可用的（或可视的） 。如果内置类中想要利用外层类的模板参数类型的话，那么实例内置类就有很大用处。

例子如下：

package  org.mercy.design;

/**

  *   OuterClass3   是外层类，InnerClass   实例内置类

  *  

  *   @author   mercyblitz

  *   @param   <T>

  *              模板参数类型，实例内置类可以利用

  */

public   class  OuterClass3<T> {

private  T  data ;

/**

  *   使用private   final   是一种好习惯。:D

  */

private   final   class   InnerClass  {

public   void  setData(T newData) {

OuterClass3. this . data  = newData;

// DOES Other things

}

}

}

代码 -3

“代码-3 ”中的实例内置类利用外层类 OuterClass3 中的模板参数 T ，作为 setData 参数的类型。

看似类内置类和实例内置类已经足够使用了。考虑这么一个场景，一个方法利用了内置类来实现功能，这个方法中的变量需要被内置类来利用，通常可以把变量作为参数，传入内置类构造器或者其方法中，这也是通常的方法。不过利用 布局 内置类（Local Class） 更为方便，因为局部内置类是在块中（方法也是一种特殊的块）定义的，这样就很好的解决了上下文的参数传递问题。

参看代码：

package  org.mercy.design;

/**

  *   OuterClass4   是外层类，Printer   局部内置类

  *  

  *   @author   mercyblitz

  */

public   class  OuterClass4 {

public   void  print( byte [] bytes) {

final  String message =  new  String(bytes);

/**

  *   名为Printer   LocalClass，不必把message作为参数传递。

  */

class  Printer {

private   void  doPrint() {

System. out .println(message);

}

}

new  Printer().doPrint();

}

public   static   void  main(String[] args) {

new  OuterClass4().print( "AAAAAAA" .getBytes());

}

}

代码 -4

在“代码-4”的示例中，有人可能会说，这看不出什么好处呀？！如果内置类依赖的变量超过4个（Effective Java书中提到超过四个参数的话,不利于维护），那么局部内置类是不是方便维护呢？

顺便提到，匿名内置类是局部内置类的一种。

不难发现，局部内置类的缺点是代码混杂（方法和类混在一起），如果依赖局部变量不多的情况下，在一定程度上面，增加了维护成本。

(其他内容，见附件）