Java面向對象設計最佳實踐——內置類設計

從這篇文章開始進入實戰階段的設計階段，本文介紹內置類設計的最佳實踐。

回顧一下，類(Class）做爲Java編程語言中的基本單元模塊，提供了面向對象的四種基本性質： 抽象性、封裝性、繼承性和多態性 。

在面向對象設計原則中， 儘量偏好方法，而非字段（或屬性） 。簡單的說，方法更好的表達語義。所以，在方法實現過程當中，常常會遇到相似的情景，接口方法method1 調用其餘方法來完成功能須要。無非有三種狀況，利用本類的（靜態或者實例的）方法，調用某個類的靜態可訪問的方法和某個實例可訪問的實例方法。可是， 良好類設計是儘可能的隱藏實現細節，簡單清晰地表達語義 。

客戶端程序只關心輸入和輸出，沒有必要去關心中間的細節。回到上述的三狀況，儘量隱藏本類和他類的細節。若是本類和他類相互耦合，那麼擴張性和易用性受到必定程度的影響。可是設計人員想讓本類和他類相互知曉，或者範圍限制（主要是指類之間的訪問限制）儘量小，那麼內置類是一個很好的辦法。

筆者把內置類分爲三類：類內置類（Nested Class)，實例內置類（Inner Class)和佈局內置類（Local Class） 。下面分別介紹這三種類的使用場景和設計方法。

類內置類（Nested Class) ，在內置類中使用得最多的一類。其做爲類的一部分，隨外層類（Enclosing Class)順序地被加載。它的好處是，定義的類內置類僅此一次被建立並加載，可視外層類的類成員。那麼使用場景不可貴出，對於實例成員不感冒，只關心類成員，而且減小沒有必要重複類的建立和加載。在大多數實際狀況中，這個模式已經足夠了。舉一個的JDK裏面的例子，迭代Map的時候，鍵值對實體接口 java.util.Map.Entry<K, V> ，其定義在 java.util.Map<K, V> 接口中，天然其修飾符是 public static final。

爲了客戶端程序可以利用 java.util.Map.Entry<K, V> ，JDK暴露了 它。通常來講， private final static是通用的設計。外層類對其是徹底可視的，所以private 是沒有問題的。至於final的修飾，要談到筆者設計經驗中的一個原則，儘可能使用final修飾可修飾的。其中有幾個好處，好比線程安全、拒絕子類、標準化（在後面的設計文章中會詳細說明）等。 在內置類設計中，不該該指望其餘類繼承這個類，更不要指望其餘人會使用的內置類了 。又回到JDK，你們會發現 java.util.HashMap<K,V > 內部定義很多的類內置類。

使用下面代碼實例補充說明上述：

/**
* OuterClass 是外層類，NestedClass 類內置類
* @author mercyblitz
*/
public class OuterClass {
       /**
       * private final static 是類內置類的通用設計技巧
       */
       private final static class NestedClass {
      }
}

代碼 -1

若是 OuterClass類中有實例變量的話，顯然 NestedClass 是不可見的，也是不適用的（由於它是類的一部分）。

這個時候，利用實例內置類能夠解決這類問題。

示例代碼以下：

/**
* OuterClass2 是外層類，InnerClass 實例內置類
*
* @author mercyblitz
*/
public class OuterClass2 {

         private String message;

         /**
         * 使用private final 是一種好習慣。:D
         */
         private final class InnerClass {
                 /**
                 * 輸出OuterClass2消息
                 */
                 private void outputMessageFromOuterClass2() {
                         // 注意，this的命名空間
                        System.out.println(OuterClass2. this.message);
                }
        }
}

代碼 -2

在「代碼-2」中，InnerClass利用OuterClass2的message字段做爲輸出。

可能有人會說，InnerClass這種實例內，爲了獲得這個類，不得不建立一個實例，太浪費資源了，爲何不直接把OuterClass實例做爲參數，直接傳入到InnerClass的方法呢？

沒錯，能夠那麼作。不過單從訪問外層類的實例變量而言，利用實例內置類是有點顯得浪費。若是客戶端利用了泛型編程的話，狀況就會不一樣。

總所周知， 泛型設計可以提升靈活性，但是也有不少限制。模版參數類型是跟隨其寄主類的， 模板參數類型是不會寫入class文件中的，這就是爲何反射（Reflection）不能解析出類的模板參數類型。可是，模板參數類型在實例（對象）範圍是可用的（或可視的） 。若是內置類中想要利用外層類的模板參數類型的話，那麼實例內置類就有很大用處。

例子以下：

/**
* OuterClass3 是外層類，InnerClass 實例內置類
*
* @author mercyblitz
* @param <T>
*                        模板參數類型，實例內置類能夠利用
*/
public class OuterClass3<T> {

         private T data;

         /**
         * 使用private final 是一種好習慣。:D
         */
         private final class InnerClass {
                 public void setData(T newData) {
                        OuterClass3. this.data = newData;
                         // DOES Other things
                }
        }
}

代碼 -3

      

「代碼-3」中的實例內置類利用外層類OuterClass3中的模板參數T，做爲setData參數的類型。

看似類內置類和實例內置類已經足夠使用了。考慮這麼一個場景，一個方法利用了內置類來實現功能，這個方法中的變量須要被內置類來利用，一般能夠把變量做爲參數，傳入內置類構造器或者其方法中，這也是一般的方法。不過利用 佈局 內置類（Local Class） 更爲方便，由於局部內置類是在塊中（方法也是一種特殊的塊）定義的，這樣就很好的解決了上下文的參數傳遞問題。

參看代碼：

/**
* OuterClass4 是外層類，Printer 局部內置類
*
* @author mercyblitz
*/
public class OuterClass4 {

         public void print( byte[] bytes) {
                 final String message = new String(bytes);
                 /**
                 * 名爲Printer LocalClass，沒必要把message做爲參數傳遞。
                 */
                 class Printer {
                         private void doPrint() {
                                System.out.println(message);
                        }
                }
                 new Printer().doPrint();
        }

         public static void main(String[] args) {
                 new OuterClass4().print( "AAAAAAA".getBytes());
        }
}

代碼 -4

在「代碼-4」的示例中，有人可能會說，這看不出什麼好處呀？！若是內置類依賴的變量超過4個（Effective Java書中提到超過四個參數的話,不利於維護），那麼局部內置類是否是方便維護呢？

順便提到，匿名內置類是局部內置類的一種。

不難發現，局部內置類的缺點是代碼混雜（方法和類混在一塊兒），若是依賴局部變量很少的狀況下，在必定程度上面，增長了維護成本。

最後的篇幅來總結一下這幾種內置類的特色，以及使用場景和設計技巧。

共同特色，不想暴露而且不指望被外部使用或者擴張（強調一下，通常類中私有和包內私用都是好的設計技巧），經過類的四大特性提供更優於方法的方法和外部內實現交互，從而達到良好設計目的。

對於類內置類（Nested Class），適合的絕大多數內置類場景，利於維護。但不適合利用外層類模板參數類型和實例變量。

就實例內置類（Inner Class），適合利用外層類模板參數類型和實例變量，更好的彈性設計。但是加載其類時，必須實例化外部類，形成沒必要要開銷，所以不是必須，儘可能使用類內置類。

局部內置類（Local Class），適合多局部變量依賴的場景，提升可維護性，相反就不適合。

所以，內置類的設計和其餘面向對象設計相似，根據適合的場景來合理設計。 在設計上，沒有最好，只有更好 。筆者精力和經驗優先，但願你們指正,謝謝。

================= 此文章的原處不明，我只是保留了原文檔