No13 使类和成员的可访问性最小化

要区别设计良好的模块与设计不好的模块,最重要的因素在于,这个模块对于外部的其他模块而言,是否隐藏其内部数据和其他实现细节。模块之间只通过它们的API进行通信,一个模块不需要知道其他模块的内部工作情况。这个概念被称为信息隐藏(infomation hiding)或封装(encapsulation),是软件设计的基本原则之一。

对于顶层的(非嵌套的)类和接口,只有两种可能的访问级别:

  1. 包级别的(package-private)。
  2. 公有的(public)。

对于成员(域、方法、嵌套类和嵌套接口)有四种可能的访问级别:

  1. 私有的(private)。
  2. 包级私有的(package-private),缺省default访问级别。
  3. 受保护的(protected)。
  4. 公有的(public)。

实例域决不能是公有的。同样的建议也适用于静态域(常量例外)。

安全漏洞之一:

// Potential security hole!
public static final Thing[] VALUES = {...};

注意:引用本身不能被修改,但是它所引用的对象却可以被修改—这会导致灾难性的后果。

建议:

private static final Thing[] PRIVATE_VALUES = {...};

public static final Thing[] values() {
return PRIVATE_VALUES.clone();
}

No16 复合(composition)优先于继承(inheritance)

对普通的具体类(concrete class)进行跨越包边界的继承,是非常危险的,特指当一个类扩展另一个类的时候(不考虑同一程序员的情况,也不考虑专门为继承而设计的类的情况)。主要原因是因为继承可能导致不确定的风险,需要你深入了解父类细节。

与方法调用不同的是,继承打破了封装性。换句话说,子类依赖于其超类中特定功能的实现细节。超类的实现有可能会随着发行版本的不同而有所变化。

只有当子类和超类之间确实存在子类型关系时,使用继承才是恰当的。换句话说,对于两个类A和B,只有当两者之间确实存在“is-a”关系的时候,类B才应该扩展类A;否则类B就不应该扩展类A,而是让B包含A的一个私有实例。

No20 类层次优于标签类

考虑下面这个类,它能够表示圆形或者矩形:

// Tagged class - vastly inferior to a class hierarchy!
class Figure {
enum Shape { RECTANGLE, CIRCLE }; // Tag field - the shape of this figure
final Shape shape; // These fields are used only if shape is RECTANGLE
double length;
double width; // This field is used only if shape is CIRCLE
double radius; // Constructor for circle
Figure(double radius) {
shape = Shape.CIRCLE;
this.radius = radius;
} // Constructor for rectangle
Figure(double length, double width) {
shape = Shape.RECTANGLE;
this.length = length;
this.width = width;
} double area() {
switch(shape) {
case RECTANGLE:
return length * width;
case CIRCLE:
return Math.PI * (radius * radius);
default:
throw new AssertionError();
}
}
}

这种标签类(tagged class)有着许多缺点。它们中充斥着样板代码,包括枚举声明,标签域以及条件语句,破坏了可读性。

我们再看看下面的代码:

// Class hierarchy replacement for a tagged class
abstract class Figure {
abstract double area();
}
class Circle extends Figure {
final double radius; Circle(double radius) { this.radius = radius; } double area() { return Math.PI * (radius * radius); }
}
class Rectangle extends Figure {
final double length;
final double width; Rectangle(double length, double width) {
this.length = length;
this.width = width;
}
double area() { return length * width; }
}

这个类层次纠正了前面提到过的标签类的所有缺点。代码简单且清楚。另一种好处,有助于增强灵活性,比如扩展一个正方形,只需要扩展长方形即可:

class Square extends Rectangle {
Square(double side) {
super(side, side);
}
}

No22 优先考虑静态成员类

嵌套类(nested class)是指被定义在另一个类的内部的类。嵌套类存在的目的应该只是为它的外围类(enclosing class)提供服务。如果嵌套类将来可能会用于其他的某个环境中,它就应该是顶层类(top-level class)。

嵌套类有四种:静态成员类(static member class)、非静态成员类(nonstatic member class)、匿名类(anonymous class)和局部类(local class)。除了第一种以外,其他三种被称为内部类(inner class)。

静态成员类是最简单的一种嵌套类。最好把它看作是普通的类,只是碰巧被声明在另一个类的内部而已,它可以访问外围类的所有成员,包括那些被声明为私有的成员。静态成员类是外围类的一个静态成员,与其他的静态成员末端,也遵守同样的可访问性规则。如果它被声明为私有的,它就只能在外围类的内部才可以访问。

静态成员类的一种常见用法是作为公有的辅助类,仅当它与它的外部类一起使用时才意义。

非静态成员类的一种常见用法是定义一个Adapter,它允许外部类的实例被看作是另一个不相关的类的实例。示范:

// Typical use of a nonstatic member class
public class MySet<E> extends AbstractSet<E> {
// Bulk of the class omitted public Iterator<E> iterator() {
return new MyIterator();
} private class MyIterator implements Iterator<E> {
// ...
}
}

如果成员类的每个实例都需要一个指向其外围实例的引用,就要把成员类做成非静态的;否则,就做成静态的。

匿名类可以出现在代码中任何允许存在表达式的地方。由于匿名类出现出现在表达式当中,它们必须保持简短—大约10行或者更少些—否则会影响程序的可读性。

匿名类的一种常见用法是动态地创建函数对象,例如:

Arrays.sort(stringArray, new Comparator<String>(){
public int compare(String s1, String s2) {
return s1.length() – s2.length();
}});

局部类是四种嵌套类中用得最少的类。在任何“可以声明局部变量”的地方,都可以声明局部类,并且局部类也遵守同样的作用域规则。

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