Java - 避免不必要的对象

通常，我们更喜欢重用一个对象而不是重新创建一个。
如果对象是不可变的，它就始终可以被重用。

下面是一个反面例子：

String s = new String("stringette");

该语句每次执行时都创建一个新的实例。
String构造器中的参数"stringette"本身是一个实例，功能方面等同于那些通过构造器创建的对象。
如果这种语句放到循环里，效果会变得更糟。

于是我们只需要：

String s = "stringette";

这样就永远是同一个string实例，并且可以保证同一个VM中会重用相同字符串字面量的对象。
(the object will be reused by any other code running in the same vitual machine that happens to contain the same string literal.)

如果类中同时提供了静态工厂方法和构造器，客户端通常可以使用静态工厂方法来防止创建不必要的对象。
比如java.lang.Boolean：

public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);

public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);

public static Boolean valueOf(boolean b) {
    return (b ? TRUE : FALSE);
}

而在构造器的javadoc中也做了相应的说明：

    /**
     * Allocates a {@code Boolean} object representing the
     * {@code value} argument.
     *
     * <p><b>Note: It is rarely appropriate to use this constructor.
     * Unless a <i>new</i> instance is required, the static factory
     * {@link #valueOf(boolean)} is generally a better choice. It is
     * likely to yield significantly better space and time performance.</b>
     *
     * @param   value   the value of the {@code Boolean}.
     */
    public Boolean(boolean value) {
        this.value = value;
    }

除了重用不可变的对象，我们也可以重用那些不会再有变化的可变对象。
(Also use mutable object if you know they won't be modified.)

下面是一个反面例子，检查某人是否出生于生育高峰期(1946～1964)：

import java.util.Calendar;
import java.util.Date;
import java.util.TimeZone;

public class Person {
    private final Date birthDate;

    public Person(Date birthDate) {
        // Defensive copy - see Item 39
        this.birthDate = new Date(birthDate.getTime());
    }

    // Other fields, methods omitted

    // DON'T DO THIS!
    public boolean isBabyBoomer() {
        // Unnecessary allocation of expensive object
        Calendar gmtCal = Calendar.getInstance(TimeZone.getTimeZone("GMT"));
        gmtCal.set(1946, Calendar.JANUARY, 1, 0, 0, 0);
        Date boomStart = gmtCal.getTime();
        gmtCal.set(1965, Calendar.JANUARY, 1, 0, 0, 0);
        Date boomEnd = gmtCal.getTime();
        return birthDate.compareTo(boomStart) >= 0
                && birthDate.compareTo(boomEnd) < 0;
    }
}

一次Calendar.getInstance和两次getTime，这些都会创建新的实例：

    public static Calendar getInstance(TimeZone zone,Locale aLocale){
        return createCalendar(zone, aLocale);
    }

    private static Calendar createCalendar(TimeZone zone,Locale aLocale){
        Calendar cal = null;

        String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca");
        if (caltype == null) {
            // Calendar type is not specified.
            // If the specified locale is a Thai locale,
            // returns a BuddhistCalendar instance.
            if ("th".equals(aLocale.getLanguage())
                    && ("TH".equals(aLocale.getCountry()))) {
                cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
            } else {
                cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
            }
        } else if (caltype.equals("japanese")) {
            cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
        } else if (caltype.equals("buddhist")) {
            cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
        } else {
            // Unsupported calendar type.
            // Use Gregorian calendar as a fallback.
            cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
        }

        return cal;
    }

    public final Date getTime() {
        return new Date(getTimeInMillis());
    }

于是我们做一下改进，将对象声明为private static final，并在静态初始化块中把需要的实例都准备好：

import java.util.Calendar;
import java.util.Date;
import java.util.TimeZone;

class Person {
    private final Date birthDate;

    public Person(Date birthDate) {
        // Defensive copy - see Item 39
        this.birthDate = new Date(birthDate.getTime());
    }

    // Other fields, methods

    /**
     * The starting and ending dates of the baby boom.
     */
    private static final Date BOOM_START;
    private static final Date BOOM_END;

    static {
        Calendar gmtCal = Calendar.getInstance(TimeZone.getTimeZone("GMT"));
        gmtCal.set(1946, Calendar.JANUARY, 1, 0, 0, 0);
        BOOM_START = gmtCal.getTime();
        gmtCal.set(1965, Calendar.JANUARY, 1, 0, 0, 0);
        BOOM_END = gmtCal.getTime();
    }

    public boolean isBabyBoomer() {
        return birthDate.compareTo(BOOM_START) >= 0
                && birthDate.compareTo(BOOM_END) < 0;
    }
}

这样不仅提高了效率，而且更加明确。

但是，我们还可以再改进一些。
如果上面的例子中的isBabyBoomer没有被调用过，那我们在静态初始化块中创建的实例就白白浪费了(可能例子中的对象太少了，多了就爽了)。
对于这个问题，我们可以用延迟初始化(lazily initializing)来解决，也就是在isBabyBoomer被第一次调用时进行初始化。
但是作者并不建议这样做，因为这可能只会让方法实现变得更复杂，而没有显著提高效率。

上面的例子中我们把重用的对象在实例化以后不会再有变化，那么能不能重用可变对象?
比如Map.keySet方法返回的是同一个Set实例，这个Set实例的状态依赖于其backing Object，即Map实例。
当Map发生变化时Set也跟着变化就可以了。
虽然每次调用时重新创建一个Set实例也是可行的，但实在没必要。

另外，autoboxing这个特性也为用户提供了创建不必要的对象的新方法。
试试基本类型和封装类型混用，并让他们超出封装类型的缓存范围。
比如这样做：

public class Sum {
    // Hideously slow program! Can you spot the object creation?
    public static void main(String[] args) {
        Long sum = 0L;
        for (long i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
            sum += i;
        }
        System.out.println(sum);
    }
}

只是把sum的类型声明为Long，造成了巨大的浪费。
(prefer primitives to boxed primitives,and watch out for unintentional autoboxing.)