读完 Effective Java，我整理这 59 条技巧！
共 22242字，需浏览 45分钟
·
2021-03-29 14:16
点击关注公众号，Java干货及时送达
作者：Dong GuoChao
链接：https://blog.dogchao.cn/?p=70
Effective Java，Java名著，必读。
如果能严格遵从本文的原则，以编写API的质量来苛求自己的代码，会大大提升编码素质。
以下内容只记录了我自己整理的东西，还是建议读原文。为了聚焦知识点，一些说明故意忽略掉了。相当于是一篇摘要。
1、考虑用静态工厂方法替代构造函数
例子：
Integer.valueOf(“1”)、Boolean.valueOf(“true”)等。
优势：
可读性高（方法名） 性能（不一定创建对象） 灵活性高
下面针对三个优势进行一些解读。
可读性高
new Point(x,y)和Point.at(x,y)、Point.origin()。构造函数只能看出两个参数，不知其意，后者更易理解。
性能
在某些情况下，可以事先进行实例化一些对象，调用时直接调用即可，不需要进行改变。比如，Boolean。
public final class Boolean implements Serializable, Comparable<Boolean> {
// 预先设置两个对象
public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);
public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);
public Boolean(boolean var1) {
this.value = var1;
}
public Boolean(String var1) {
this(parseBoolean(var1));
}
// 工厂方法
public static Boolean valueOf(boolean var0) {
return var0?TRUE:FALSE; // 返回预先设置的对象，而不是创建对象
}
// 工厂方法
public static Boolean valueOf(String var0) {
return parseBoolean(var0)?TRUE:FALSE;
}
// ... other code
}
灵活性高
可根据具体情况，返回子类。相当于更强大的工厂。直接从父类获取到子类。尤其适用于工具类（提供各种API）。例子：Collections。
public class Collections {
// 私有，典型工厂
private Collections() {
}
public static final List EMPTY_LIST = new EmptyList<>();
// 工厂方法
public static final <T> List<T> emptyList() {
return (List<T>) EMPTY_LIST;
}
private static class EmptyList<E> extends AbstractList<E> implements RandomAccess, Serializable {
// code
}
// 工厂方法
public static <E> List<E> checkedList(List<E> list, Class<E> type) {
// 根据具体情况，获取相应子类
return (list instanceof RandomAccess ?
new CheckedRandomAccessList<>(list, type) :
new CheckedList<>(list, type));
}
// 子类1
static class CheckedRandomAccessList<E> extends CheckedList<E> implements RandomAccess {
CheckedRandomAccessList(List<E> list, Class<E> type) {
super(list, type);
}
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
return new CheckedRandomAccessList<>(
list.subList(fromIndex, toIndex), type);
}
}
// 子类2
static class CheckedList<E> extends CheckedCollection<E> implements List<E> {
// code
}
}
2、多个构造函数时，考虑使用构造器
尤其在进行Android开发时，会碰到这种情况。通常是一个对象，具有多个成员变量可能需要初始化，常规方法，需要提供大量构造函数。例如：
// 非Android中的AlertDialog，便于说明问题，举个例子
public class AlertDialog {
private int width;
private int height;
private String title;
private String confirmText;
private String denyText;
private AlertDialog(){}
public AlertDialog(int width, int height){ // 空白的警告框
AlertDialog(width,height,null);
}
// 带标题的警告框
public AlertDialog(int width, int height, String title){ // 带标题的警告框
AlertDialog(width, height, title, "确定");
}
// 带标题的警告框，有确定按钮
public AlertDialog(int width, int height, String title, String confirm){
AlertDialog(width, height, title, confirm, null);
}
// 带标题的警告框，有确定按钮，取消按钮
public AlertDialog(int width, int height, String title, String confirm, String denyText){
// set every thing.
}
}
有多种样式的警告框，为了调用方便，必须提供多个构造函数。否则用户在调用时，只能使用完整构造函数，容易犯错且无法进行阅读。极不灵活。如果采用另外一种方式，则可以解决，但会花费很多经历处理并发的情况:
// 非Android中的AlertDialog，便于说明问题，举个例子
public class AlertDialog {
private int width;
private int height;
private String title;
private String confirmText;
private String denyText;
public AlertDialog(){}// 空白的构造函数
public void setWidth(int width){
this.width = width;
}
// 其他set方法
}
调用时，通过调用各个参数的set方法进行设置。问题来了：
并发 无法进行参数校验。例如，只创建了对象，设置了标题，却没有尺寸，相当于创建了一个没有尺寸的警告框。
在Android中，大量的控件都使用了构造器Builder。
// 非Android中的AlertDialog，便于说明问题，举个例子
public class AlertDialog {
private int width;
private int height;
private String title;
private String confirmText;
private String denyText;
// private
private AlertDialog(){}
// Builder中使用
protected AlertDialog(Builder b){
width = b.width;
height = b.height;
// .....
if(width==0||height==0) throws new Exception("size must be set");
}
// 构造器
public static class Builder {
private int width;
private int height;
private String title;
private String confirmText;
private String denyText;
// 注意：返回的Builder。
public Builder setTitle(String title) {
this.title = title;
return this;
}
// 其他set...
public AlertDialog build(){
return AlertDialog(this);
}
}
}
于是，可以根据相应需求，进行相应设置，并在AlertDialog真正构造时，进行参数校验。就像这样：
new AlertDialog.Builder().setTitle("提示").build();
上述例子，会成功抛出异常。
3、用私有化构造器或者枚举型强化Singleton。
Singleton指最多会被实例化一次的类。通常情况下，以前的做法是没有问题的。但是在某些高级情况，通过使用反射的相关知识访问private的构造函数，破坏Singleton。
public class Elvis{
// 注意，公有final对象
public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
private Elvis(){}
}
另一种情况，在序列化的过程中，反序列化得到的对象已经不再是以前的对象（破坏了Singleton），这种情况下，可以通过单元素枚举型处理。
public enum Elvis{
INSTANCE;
// some methods
}
4、通过私有化构造器强化不可实例化的能力
有一些工具类，仅仅是提供一些能力，自己本身不具备任何属性，所以，不适合提供构造函数。然而，缺失构造函数编译器会自动添加上一个无参的构造器。所以，需要提供一个私有化的构造函数。为了防止在类内部误用，再加上一个保护措施和注释。
public class Util{
private Util(){
// 抛出异常，防止内部误调用
throw new AssertionError();
}
}
弊端是无法对该类进行继承（子类会调用super()）。
5、避免创建不必要的对象
对象的重用 昂贵的对象，使用对象池 廉价的对象，慎用对象池。现代JVM对廉价对象的创建和销毁非常快，此时不适于使用对象池。
6、消除过期的对象引用
以下三种情况可能会造成内存泄露：
自己管理的内存（数组长度减小后，pop出的对象容易导致内存泄漏） 缓存 监听和回调
自己管理的内存
对于自己管理的内存要小心，比如：
public class Stack{
private Object[] elements;
private int size = 0;
private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
public Stack(){
elements = new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
}
public void push(Object e){
ensureCapacity();
elements[size++]=e; // allocate新的堆内存和栈内存
}
public Object pop(){
if(size==0) throw new EmptyStackException();
return element[--size]; // pop出element[size]，该对象不再有效。内存泄漏原因。
}
private void ensureCapacity(){
if(elements.length==size)
elements = Arrays.copyOf(elements, 2*size+1);
}
}
弹出的对象不再有效，但JVM不知道，所以会一直保持该对象，造成内存泄露。46张PPT弄懂JVM，分享给你。
解决：
public Object pop(){
if(size==0) throw new EmptyStackException();
elements[size] = null; // 等待回收
return element[--size];
}
缓存
缓存的对象容易被程序员遗忘，需要设置机制来维护缓存，例如不定期回收不再使用的缓存（使用定时器）。某些情况下，使用WeakHashMap可以达到缓存回收的功效。注，只有缓存依赖于外部环境，而不是依赖于值时，WeakHashMap才有效。
监听或回调
使用监听和回调要记住取消注册。确保回收的最好的实现是使用弱引用（weak reference），例如，只将他们保存成WeakHashMap的键。
7、避免显示调用GC
Java的GC有强大的回收机制，可以简单的记住：不要显示调用finalizer。可以这样理解：
jvm是针对具体的硬件设计的，然而程序却不是针对具体硬件设计的，所以，java代码无法很好的解决gc问题（因为他具有平台差异化）。另外，finalizer的性能开销也非常大，从这个角度上考虑也不应该使用它。
8、覆盖equals方法请遵守通用约定
自反性。x.equals(x) == true 对称性。当前仅当y.equals(x)==true时，x.equals(y)==true 传递性。if(x.equals(y)&&y.equals(z))，y.equals(z)==true 一致性。 非空性。x.equals(null)==false
9、覆盖equals方法时总要覆盖hashCode
为了保证基于散列的集合使用该类（HashMap、HashSet、HashTable），同时，也是Object.hashCode的通用约定，覆盖equals方法时，必须覆盖hashCode。
10、始终覆盖toString
Object的toString方法的通用约定是该对象的描述。注意覆盖时，如果有格式，请备注或者严格按照格式返回。
11、谨慎覆盖clone
12、考虑实现Comparable接口
13、使类和成员的可访问性最小化
目的是解耦。简单来讲，使用修饰符的优先级从大到小，private>protected>default(缺省)>public。如果在设计之初，设计为private修饰符后，在之后的编码过程如果不得不扩大其作用于，应该先检查是否设计的确如此。
子类覆盖超类，不允许访问级别低于超类的访问级别。（超类的protected，子类覆盖后不能改为default）。
成员变量决不允许是公有的。一旦设置为公有，则放弃了对他处理的能力。这种类并不是线程安全的。即使是final的，也不允许。除非希望通过public static final来暴露常量。成员变量总是需要使用setter和getter来维护。有一个例外：长度非零的数组。这是安全漏洞的一个根源。
// 安全漏洞！此处的数组，并不是不可变的
public static final Thing[] VALUES = {...}
改进：
private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = {...}
// 此时获取到的才是“常量”
public static final List<Thing> VALUS =
Collections.unmodifiableList(Arrays.asList(PRIVATE_VALUES))
另一种：
private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = {...}
// 此时获取到的才是“常量”
public static final Thing[] values(){
return PRIVATE_VALUES.clone();
}
14、在公有类中使用访问方法而非公有成员变量（类似13）
15、使可变性最小化
16、复合优先于继承
继承有利于代码复用，但是尽可能不要进行跨包的继承。包内的继承是优秀的设计方式，一个包里的文件处在同一个程序员的控制之下。但是继承有其局限性：子类依赖于超类。超类一旦发生更改，将可能破坏子类。并且，如果超类是有缺陷的，子类也会得“遗传病”。
复合，即不扩展已有的类，而是在的类中新增一个现有类的。相当于现有类作为一个组建存在于新类中。如此，将只会用到需要用到的东西，而不表现现有类所有的方法和成员变量。新类也可以称为“包装类”，也就是设计模式中的Decorate模式。
17、要么就为继承而设计，并提供文档说明，要么就禁止继承
18、接口优于抽象类
19、接口只用于定义类型
20、类层次优先于标签类
21、用函数对象表示策略
函数参数可以传入类似listener的对象，目的是使用listener中的方法。如果使用匿名的参数，每一次调用会创建新的对象。可以将listener声明为成员变量，每次都复用同一个对象，并且可以使用静态域（static变量）。比如String类的CASE_INSENSITIVE_ORDER域。
22、优先考虑静态类成员
嵌套类的目的应该只是为了他的外围类提供服务，如果以后还可能用于其他环境中，则应该设计为顶层类。静态类相当于一个普通的外部类，只是恰好声明在了一个类内部。通常的用户是：Calculator.Operation.PLUS等。和普通类的区别只是，在PLUS前，有了2个前缀，来表明其含义。而非静态类必须存在于外部类对象中。不要手动在外部创建一个内部非静态类对象，创建的过程是：instance.New MemberClass()。这非常奇怪。
如果成员类不需要访问外围类，则需要添加static，是他成为静态成员类，否则每个实例都将包含一个额外指向外围对象的引用。将会影响垃圾回收机制。
23、应指定泛型的具体类型，而不是直接使用原生类型。
例如，应该指定List
24、消除非首检警告
在使用IDE进行编码时，强大的IDE都会在你编码过程中提示warning，需要尽可能的消除warning，至少，应该小心这些warning。慎用SuppresWarning，如果IDE提示你可以通过添加该注解解决掉warning，请不要那么做。如果实在要使用，请添加注释说明原因。
25、列表优先于数组
类比泛型，数组是有一定缺陷的。List
// Fails at runtime
Object[] objectArray = new Long[1];
objectArray[0] = "I don't fit in"; // throw exception
// won't compile
List<Object> ol = new ArrayList<Long>(); // Incompatible types
ol.add("I don't fit in");
从代码中可以看到，使用泛型，会提前发现错误。
26、优先考虑泛型
27、优先考虑泛型方法
28、利用有限制通配符来提升API的灵活性
PECS，producer-extends，consumer-super。
//public class Stack<E>{
// public Stack();
// public void push(E e);
// public E pop();
// public boolean isEmpty();
//}
public void pushAll(Iterator<? extends E> src){
for(E e : src)
push(e);
}
public void popAll(Collection<? super E> dst){
while(!isEmpty()){
dst.add(pop());
}
}
// Get and Put Principle
所有comparable和comparator都是消费者（Consumer）。
29、优先考虑类型安全的异构容器
30、用enum代替int常量
public enum Apple { FUJI, PIPPIN, GRANNY_SMITH }
public enum Orange { NAVEL, TEMPLE, BLOOD }
枚举型在java中非常强大，当需要一组固定常量时，使用enum比int好很多。比如代码可读性，安全性等。
31、enum用实例域代替序数
// bad solution
public enum Ensemble {
SOLO, DUET, TRIO, QUARTET, QUINTET,
SEXTET, SEPTET, OCTET, NONET, DECTET;
public int numberOfMusicians() { return ordinal() + 1; }
}
//
// improvement
public enum Ensemble {
SOLO(1), DUET(2), TRIO(3), QUARTET(4), QUINTET(5),
SEXTET(6), SEPTET(7), OCTET(8), NONET(9), DECTET(10), TRIPLE_QUARTET(12);
private final int numberOfMusicians;
Ensemble(int size) { this.numberOfMusicians = size; }
public int numberOfMusicians() { return numberOfMusicians; }
}
永远不要像第一种的方式，利用序数访问enum，需要在构造函数中使用参数来初始化。
32、用EnumSet代替位域
public class Text{
public static final int STYLE_BOLD = 1 << 0; // 1
public static final int STYLE_ITALIC = 1 << 1; // 2
public static final int STYLE_UNDERLINE = 1 << 2; // 4
public static final int STYLE_STRIKETHROUGH = 1 << 3; // 8
public void applyStyles(int styles){
// ...
}
}
//
text.applyStyles(STYLE_BOLD | STYLE_ITALIC);
以上叫做位图法，但是有更好的方案来传递多组常量——EnumSet。
public class Text{
public enum Style { BOLD, ITALIC, UNDERLINE, STRIKETHROUGH }
// 注意此处，使用的是Set而不是EnumSet
public void applyStyles(Set<Style> styles){
// ...
}
}
//
text.applyStyles(EnumSet.of(Style.BOLD, Style.ITALIC));
33、用EnumMap代替序数索引
任何时候都不要使用enum的ordinal()方法。
34、用接口模拟可伸缩的枚举
35、注解优先于命名模式
36、坚持使用Override注解
38、检查参数的有效性
公有方法检查参数，参数异常需要跑出Exception。私有方法利用断言assertion检查参数。
39、必要时进行保护性拷贝
假设类的客户端会尽其所能来破坏这个类的约束条件，因此你必须保护性的设计程序。以下是一个不可变类的设计。
public Period(Date start, Date end){
this.start = new Date(start); // 使用了值的拷贝，没有使用原对象（指针）
this.end = new Date(end);
if(this.start.compareTo(this.end)>0)
throw new IllegalArgumentException(start + " after " + end)
}
注意：保护性拷贝是在检查参数之前进行的，防止多线程的影响。不要使用clone方法进行保护性拷贝。
以上方法防御了传入参数的修改，但是对于get方法获取到的对象，仍然可以被修改，通过以下方法可以防止这种攻击。
public Date start(){
return new Date(start);
}
public Date end(){
return new Date(end);
}
40、谨慎设计方法签名
41、慎用重载
42、慎用可变参数
推荐阅读：坑爹的 Java 可变参数，把我整得够惨
43、返回0长度的数组或者集合，而不是null
null一般用于表示没有被初始化或处理，如果方法返回了null，则需要在上层做更多的处理，以防止NPE。
44、为所有导出的API元素编写文档注释
正确的javadoc文档，需要每个被导出的类、接口、构造器、方法和域之前增加文档注释。注释应该是对实现透明的，只需要简洁的描述它和客户端之间的约定。并且，还应该附上该方法的副作用。
45、将局部变量的作用域最小化
46、for-each优先于for循环
for-each规避掉了for循环的index变量的引用，通常来说它是不必要的——会增加引入错误的风险，并且风险一旦发生，很难被发现。不过有三种情况下，无法使用for-each（注：在jdk1.8中已经很好的解决了这些问题）。
过滤 转换 平行迭代
48、如果需要精确的答案，请避免使用float和double
float和double是执行的二进制浮点运算，目的是在广泛数值范围上使用精确的快速近似计算而设计的。然而他们并没有提供完全精确的计算（实际应用中，经常会碰到出现x.99999等结果）。尤其是，在进行货币计算时，他们并不适用。比如：
System.out.println(1.03-.42);
得到的结果将是：0.610000000001。
为了解决这个问题，需要使用BigDecimal。然而这也有一些问题，相对于普通的运算，它显得更加麻烦，而且也更慢。通常来说后一个缺点可以忽略，但是前者可能会让人很不舒服。有一种做法是将需要处理的数值*10(或更多），使用int进行计算，不过需要你自己处理四舍五入等操作。
49、基本类型优先于装箱基本类型
基本类型只有值，装箱类具有与他们值不同的同一性。 基本类型只有功能完备的值，装箱类还具有非功能值：null。所以你可能会碰到NPE 基本类型省空间省时间
50、如果有更精确的类型，请避免使用字符串
字符串不适合代替其他值的类型。例如：int，boolean等 不适合代替枚举类型（第30条） 不适合聚集类型
51、当心字符串连接的性能
操作符“+”可以将多个字符串进行连接。但是在大规模使用“+”的情况下，连接n个字符串的开销是n的平房级时间。这是由于字符串的不可变性导致的。在这种情况下请使用StringBuilder进行连接。不能用 + 拼接字符串？ 这篇推荐看下。
52、通过接口引用对象
53、接口优先于反射机制
使用反射机制会带来以下的问题：
丧失了编译期类型检查 代码笨拙冗长 性能损失
反射基本上只适合用在编写组件时、代码分析器、RPC等场景下使用。在使用反射机制时，如果可能，尽可能只通过反射机制实例化对象，而访问方法时，使用已知的接口或者超类。
54、谨慎使用JNI
55、谨慎进行优化
很多计算上的过失都被归咎于效率（没有必要达到的效率），而不是任何其他原因——甚至包括盲目的做傻事。
——William A. Wulf
不要去计较效率上的一些小小的得失，在97%的情况下，不成熟的优化才是一切问题的根源。
——Donald E. Knuth
在优化方面，我们应该遵守两条规则：
规则1:不要进行优化。
规则2（仅针对专家）：还是不要进行优化——也就是说，在你还没有绝对清晰的优化方案前，请不要进行优化。
——M. A. Jackson
这些格言比java的出现还要早20年。他们讲述了一个关于优化的深刻事实：优化的弊大于利。
要努力编写好的程序，而不是快的程序。低耦合的重要性远远大于性能。当程序编写得足够低耦合后，通过工具发现了性能瓶颈的代码块，才可以保证对其的修改不影响任何外部环境。
56、遵守普遍的命名规则
57、只针对异常情况才使用异常
不要尝试通过异常机制来做正常代码应该做的事情，比如，检查数组下标。
jvm很少对异常进行优化，因为它只用于不正常的情况。并且，如果你将代码放入try-catch代码块，jvm就丧失了本来可以对它进行的优化。
58、对于可恢复的情况使用受检异常，对于编程错误的情况使用运行时异常
如果期望调用者适当的恢复，则需要使用受检异常，强迫调用者食用try-catch代码块，或者将他们抛出去 当调用发生前提违例——违反约定的情况时，使用运行时异常，这个时候程序已经无法再执行下去了。例如调用数组的-1索引。
59、避免不必要的受检异常
最后，关注公众号Java技术栈，在后台回复：面试，可以获取我整理的 Java 系列面试题和答案，非常齐全。
关注Java技术栈看更多干货
