Effective Java——對於所有對象都通用的方法

本系列文章是總結Effective Java文章中我認爲最重點的內容,給很多沒時間看書的朋友以最短的時間看到這本書的精華。
第一篇《Effective Java——創建和銷燬對象》

第三章對於所有對象都通用的方法

第8條:覆蓋equals時請遵守通用約定

符合以下條件則不需要覆蓋equals情況

類的每個實例本質上都是唯一的

對於代表活動實體而不是值(value)的類。例如:Thread,他只關注該類能完成的任務或者功能,而不是像Integer關心他中存在的值(value),對於Thread這樣的類Object提供的默認equals方法完全能夠滿足要求。

不關心類是否提供了“邏輯相等”的測試功能

例如:Random類,如果對他進行覆蓋equals方法將毫無意義,使用者根本不關心多個Random實例產生的隨機數是否相等。
邏輯相等:實例內存在的值是否相等,例如:Integer的兩個實例用equals來判斷是否邏輯相等。

超類已經覆蓋了equals,從超類繼承過來的行爲對於子類也是合適的

集合類:Set實現都從AbstractSet繼承equals實現,List實現從AbstractList繼承equals實現,Map實現從AbstractMap繼承equals實現。

類是私有的或是包級私有的,可以確定他的equals方法永遠不會被調用

私有的或是包級私有的類不可能對外部提供。

需要覆蓋equals方法

對於“值類(value class)”來說,它們需要判斷“邏輯相等”,且超類還沒有覆蓋equals實現期望的行爲,這時我們需要覆蓋equals方法。
值類:例如,IntegerDate,僅僅表示一個值,我們在調用equals時希望知道它們邏輯上是否相等,而不是想了解他們是否指向同一個對象。

覆蓋equals遵守的約定

自反性

對於任何非null的引用值x,x.equals(x)必須返回true

對稱性

對於任何非null的引用值x和y,如果x.equals(y)返回true,則y.equals(x)也必須返回true

傳遞性

對於任何非null的引用值x、y和z,如果x.equals(y)返回truey.equals(z)返回truex.equals(z)也必須返回true

一致性

對於任何非null的引用值x和y,只要equals方法內部比較所用到的字段內容沒有被修改,那麼多次調用x.equals(y)就會一致地返回true,或者false。

非空性

所有比較的對象都不爲null,如下代碼:

 @Override
public boolean equals(Object o){
    if(null == o){
        return false;
    }
......
}

其實如上代碼根本不必要我們只需要用instanceof來判斷參數類型,如果參數時null那麼instanceof一定會返回false,如下代碼:

@Override
public boolean equals(Object o){
    if(!(o instanceof MyClass)){
        return false;
    }
......
}

編寫equals規則

1. 使用==操作符檢查“參數是否爲這個對象的引用”
2. 使用instanceof操作符檢查“參數是否爲正確的類型”
3. 把參數轉換成正確的類型
4. 對於該類中的每個“關鍵”域,檢查參數中的域是否與該對象中對應的域相匹配

在這裏要多說幾點:
對於float字段,要用Float.compare方法來比較,對於double字段,則使用Double.compare方法,由於存在着Float.NaN、-0.0f以及類似的double常量。
爲了獲得equals方法的最佳性能,應該最先比較最有可能不一致的字段,或者開銷最低的字段。

5. 當編寫完成equals方法之後,檢查他是否滿足,對稱,傳遞,一致性

如下代碼:

public class TestClass{
    private String field;
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        //第一步
        if(this == obj){
            return true;
        }
        //第二步
        if(!(obj instanceof TestClass)){
            return false;
        }
        //第三步
        TestClass testClass = (TestClass) obj;
        //第四步
         return null == this.field ? null == testClass.field : this.field.equals(testClass.field);
    }
}

編寫equals的忠告

  1. 覆蓋equals時一定要覆蓋hashCode方法
  2. 要儘量讓equals方法簡單一些
  3. 不要將equals方法聲明中的參數轉換爲其他類型

第9條:覆蓋equals時總要覆蓋hashCode

hashCode約定

  1. 在同一個實例對象中,只要equals方法用到的信息沒有被修改,那麼這個對象多次調用hashCode方法應該返回結果相同。
  2. 如果兩個對象根據equals方法比較是相等的,那麼這兩個對象hashCode方法產生的結果也必須相等。
  3. 如果兩個對象根據equals方法比較是不相等的,那麼這兩個對象hashCode方法產生的結果有可能相等,也有可能不相等。如果能實現不相等,可以提高散列表的性能。
public static final class PhoneNumber{
        private final int areaCode;
        private final int prefix;
        private final int lineNumber;
        public PhoneNumber(int areaCode, int prefix, int lineNumber){
            this.areaCode = areaCode;
            this.prefix = prefix;
            this.lineNumber = lineNumber;
        }
        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if(this == obj){
                return true;
            }
            if(!(obj instanceof PhoneNumber)){
                return false;
            }
            PhoneNumber phoneNumber = (PhoneNumber) obj;
            return this.areaCode == phoneNumber.areaCode
                    && this.prefix == phoneNumber.prefix
                    && this.lineNumber == phoneNumber.lineNumber;
        }
    }

如上代碼只覆蓋了equals方法沒有覆蓋hashCode,當我們把PhoneNumber應用到Map集合上如下代碼:

Map<PhoneNumber, String > map = new HashMap<>();
map.put(new PhoneNumber(010,1111,2222),"Jenny");
        
String value = map.get((new PhoneNumber(010,1111,2222));

我們期望value=Jenny,實際上返回的null
這是由於有兩個PhoneNumber實例,第一個實例用於put插入到HashMap中,第二個實例用於getHashMap中獲取,由於沒有覆蓋hashCode方法所以兩個實例的hashCode是不相等的。因此第一個實例根據自己的散列碼來保存數據,第二個實力根據自己的散列碼來獲取數據,由於兩個散列碼不相等所以get方法返回爲null
對於HashMap如何根據key來保存value查看這篇文章,說的非常想詳細.
解決這個問題就是在PhoneNumber類中根據上面的約定來覆蓋hashCode方法,
舉例如下代碼:

@Override
public int hashCode() {
      return lineNumber;
}

這段代碼只是舉個例子,具體的哈希值的計算非常複雜這裏就不做講解了。哈希值計算的好壞直接影響HashMap的效率,有興趣可以在網上查查。

第10條:始終要覆蓋toString

  1. 對於任何類都推薦覆蓋toString方法,尤其是“值類”。
  2. toString返回的字符串描述了這個類的所有有用的信息,如下代碼:
 @Override
public String toString() {
    return "PhoneNumber{" +
               "areaCode=" + areaCode +
               ", prefix=" + prefix +
               ", lineNumber=" + lineNumber +
                '}';
}
  1. toString的返回值格式進行約束。例如返回字符串在文檔中約束爲Json格式,那麼無論何種情況都不能修改它的返回格式。如果修改了,那麼之前代碼中對這個返回值進行解析的代碼都會報錯。
  2. toString的返回值格式不進行約束。在文檔中不限定他的返回格式,返回格式是可變的,有可能是Json有可能是Xml形式。如果代碼中用到解析toString返回格式的代碼其正確性就應該由使用者來保證了。
  3. 對於toString中用到的有用信息,類中都要有相關的方法來返回值。避免使用者來解析格式不固定的toString方法的返回值.
    如下代碼:
 @Override
public String toString() {
    return "PhoneNumber{" +
               "areaCode=" + areaCode +
               ", prefix=" + prefix +
               ", lineNumber=" + lineNumber +
                '}';
}
//對於上面toString方法用到的信息都需要提供getX方法來獲取他們的值
public int getAreaCode() {
    return areaCode;
}
public int getPrefix() {
    return prefix;
}
public int getLineNumber() {
    return lineNumber;
}

第9條:謹慎的覆蓋clone

設計模式的原型模式可以由Objectclone方法來實現。

實現clone
  1. 當前對象實現Cloneable接口。
  2. 當前對象在public Object clone()方法中調用super.clone得到當前類的一個對象。前提是父類實現的clone方法沒有問題,也就是所有字段(可變字段)都已經clone好了(深拷貝)。
  3. 把克隆對象淺拷貝的字段指向該對象clone得到的地址空間。
    如下代碼:
public class E implements Cloneable {
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

public class C implements Cloneable {
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

public class D implements Cloneable {
    public E e = new E();
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        D d = (D) super.clone();
        d.e = (E) this.e.clone();
        return d;
    }
}

public class B implements Cloneable{
    public D d = new D();
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        B b = (B) super.clone();
        b.d = (D) this.d.clone();
        return b;
    }
}

public class A extends B implements Cloneable {
    private static String TAG = "aaaaa";
    private int count = 100;
    public C c = new C();
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        A a = (A) super.clone();
        a.c = (C) this.c.clone();
        return a;
    }
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
        System.out.println("main");
        A a = new A();
        A a1 = (A) a.clone();
        System.out.println("a  : " + a.toString());
        System.out.println("a1 : " + a1.toString());
        System.out.println("a.c  : " + a.c);
        System.out.println("a1.c : " + a1.c);
    }
}
//打印信息
a  : com.example.test.A@723279cf
a1 : com.example.test.A@10f87f48
a.c  : com.example.test.C@b4c966a
a1.c : com.example.test.C@2f4d3709
深拷貝

以上代碼實現了深拷貝,每一個可變字段都調用clone方法產生一個最新的對象,每個類都實現了Cloneable接口並且覆蓋了public Object clone()方法。

淺拷貝

將上述代碼稍微修改就可以變成淺拷貝

public class A extends B implements Cloneable {
    private static String TAG = "aaaaa";
    private int count = 100;
    public C c = new C();
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        A a = (A) super.clone();
 //如果類中的可變字段沒有調用如下代碼,那麼這個類就是淺拷貝
//        a.c = (C) this.c.clone();
        return a;
    }
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException{
        System.out.println("main");
        A a = new A();
        A a1 = (A) a.clone();
        System.out.println("a  : " + a.toString());
        System.out.println("a1 : " + a1.toString());
        System.out.println("a.c  : " + a.c);
        System.out.println("a1.c : " + a1.c);
    }
}
//打印信息如下:
a  : com.example.test.A@6e0be858
a1 : com.example.test.A@61bbe9ba
a.c  : com.example.test.C@610455d6
a1.c : com.example.test.C@610455d6

以上是淺拷貝,在A類的public Object clone()方法中沒有對可變對象C進行拷貝,導致打印的信息中C對象的地址是相同的。

代替clone的方案

寫代碼很少覆蓋Cloneable接口,說兩種代替方案

  1. 拷貝構造器
    例如HashMap類的構造方法public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> map);就是一個拷貝構造器
  2. 拷貝工廠方法
    例如public static Yum newInstance(Yum yum);

最好不要覆蓋Cloneable接口,使用clone方法。

第12條:考慮實現Comparable接口

實現這個接口主要是爲了對象之間的排序,Java平臺類庫中的所有“值類”都實現了這個接口。
規則:
將這個對象與指定對象進行比較。當該對象小於、等於、大於指定對象的時候,分別返回負數、零、正整數。如果由於指定對象的類型而無法與該對象進行比較,則拋出ClassCastException異常。
如下代碼:

public class PhoneNumber implements Comparable<PhoneNumber> {
    public final int area;
    public final int phone;
    public PhoneNumber(int area, int phone) {
       this.area = area;
       this.phone = phone;
    }
    @Override
    public int compareTo(@NonNull PhoneNumber pn) {
        if (area < pn.area) {
            return -1;
        }
        if (area > pn.area) {
            return 1;
        }
        if (phone < pn.phone) {
            return -1;
        }
        if (phone > pn.phone) {
            return 1;
        }
        return 0;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "PhoneNumber{" +
                "area=" + area +
                ", phone=" + phone +
                '}';
    }
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        PhoneNumber[] phoneNumbers = {
                new PhoneNumber(100,300),
                new PhoneNumber(200,500),
                new PhoneNumber(50,10),

        };
        List<PhoneNumber> phoneNumberList = Arrays.asList(phoneNumbers);
        System.out.println(phoneNumberList);
        Collections.sort(phoneNumberList);
        System.out.println(phoneNumberList);
    }
}
打印日誌
[PhoneNumber{area=100, phone=300}, PhoneNumber{area=200, phone=500}, PhoneNumber{area=50, phone=10}]
[PhoneNumber{area=50, phone=10}, PhoneNumber{area=100, phone=300}, PhoneNumber{area=200, phone=500}]
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