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第二章校对 (#56)



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# 2. 当构造方法参数过多时使用 builder 模式
  静态工厂和构造方法都有一个限制:它们不能很好地扩展到很多可选参数的情景。请考虑一个代表包装食品上的营养成分标签的例子。这些标签有几个必需的属性——每次建议的摄入量,每罐的份量和每份卡路里 ,以及超过 20 个可选的属性——总脂肪、饱和脂肪、反式脂肪、胆固醇、钠等等。大多数产品只有这些可选字段中的少数,且具有非零值
  静态工厂和构造方法都有一个限制:它们在可选参数很多的情景下,无法很好得扩展。请考虑一个代表包装食品上的营养成分标签的例子。这些标签有几个必需的属性——每次建议的摄入量,每罐的份量和每份卡路里 ,以及超过 20 个可选的属性——总脂肪、饱和脂肪、反式脂肪、胆固醇、钠等等。大多数产品只包含这些可选字段中的少数,且具有非零值(大部分字段为空)
  应该为这样的类编写什么样的构造方法或静态工厂?传统上,程序员使用了可伸缩(telescoping constructor)构造方法模式,在这种模式中,首先提供一个只有必需参数的构造方法,接着提供增加了一个可选参数的构造函数,然后提供增加了两个可选参数的构造函数,等等,最终在构造函数中包含所有必需和可选参数。以下就是它在实践中的样子。为了简便起见,只显示了四个可选属性:
  应该为这样的类编写什么样的构造方法或静态工厂?传统上,程序员使用了可伸缩(telescoping constructor)构造方法模式。在这种模式中,首先提供一个只有必需参数的构造方法,接着提供增加了一个可选参数的构造函数,然后提供增加了两个可选参数的构造函数,等等;最终,在构造函数中包含所有必需和可选参数。以下就是它在实践中的样子。为了简便,只显示了四个可选属性:
```java
// Telescoping constructor pattern - does not scale well!
......@@ -46,15 +46,15 @@ public class NutritionFacts {
}
```
  当想要创建一个实例时,可以使用包含所有要设置的参数的最短参数列表的构造方法:
  当想要创建一个实例时,可以使用包含所有你要设置的参数的构造方法:
```java
NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts(240, 8, 100, 0, 35, 27);
```
  通常情况下,这个构造方法的调用需要许多你不想设置的参数,但是你不得不为它们传递一个值。 在这种情况下,我们为 `fat` 属性传递了 0 值。「只有」六个参数可能看起来并不那么糟糕,但随着参数数量的增加,它很快就会失控。
  通常情况下,这个构造方法的调用需要许多你不想设置的参数,但是你不得不为它们传递一个值。 在这种情况下,我们为 `fat` 属性传递了 `0` 。「只有」六个参数可能看起来并不那么糟糕,但随着参数数量的增加,它很快就会失控。
  简而言之,**可伸缩构造方法模式是有效的,但是当有很多参数时,很难编写客户端代码,而且很难读懂它。** 读者不知道这些值是什么意思,并且必须仔细地去数参数才能找到答案。一长串相同类型的参数可能会导致一些细微的 bug。如果客户端不小心写反了两个这样的参数,编译器并不会报错,但是程序在运行时会出现错误行为 (详见第 51 条)。
  简而言之,**可伸缩构造方法模式是有效的,但是当有很多参数时,很难编写客户端代码,而且很难读懂它。** 读者不知道这些值是什么意思,并且必须仔细地去数参数才能找到答案。一长串相同类型的参数可能会导致一些bug。如果客户端不小心写反了两个这样的参数,编译器并不会报错,但是程序在运行时会出现与预期不一致的行为 (详见第 51 条)。
  当在构造方法中遇到许多可选参数时,另一种选择是 JavaBeans 模式,在这种模式中,调用一个无参的构造方法来创建对象,然后调用 `setter` 方法来设置每个必需的参数和可选参数:
......@@ -92,11 +92,11 @@ cocaCola.setSodium(35);
cocaCola.setCarbohydrate(27);
```
  不幸的是,JavaBeans 模式本身有严重的缺陷。由于构造方法被分割成了多次调用,所以在构造过程中 JavaBean 可能处于不一致的状态。该类没有通过检查构造参数参数的有效性来强制一致性的选项。在不一致的状态下尝试使用对象可能会导致一些错误,这些错误与平常代码的BUG很是不同,因此很难调试。一个相关的缺点是,JavaBeans 模式排除了让类不可变的可能性(详见第 17 条),并且需要程序员增加工作以确保线程安全。
  不幸的是,JavaBeans 模式本身有严重的缺陷。**由于构造方法被分割成了多次调用,所以在构造过程中 JavaBean 可能处于不一致的状态。**该类仅通过检查构造函数参数的有效性,而没有强制的一致性措施。在不一致的状态下尝试使用对象可能会导致一些错误,这些错误与平常代码的BUG很是不同,因此很难调试。一个相关的缺点是,**JavaBeans 模式排除了让类不可变的可能性**(详见第 17 条),并且需要程序员增加工作以确保线程安全。
  通过在对象构建完成时手动「冻结」对象,并且不允许它在解冻之前使用,可以减少这些缺点,但是这种变体在实践中很难使用并且很少使用。 而且,在运行时会导致错误,因为编译器无法确保程序员会在使用对象之前调用 `freeze` 方法。
  幸运的是,还有第三种选择,它结合了可伸缩构造方法模式的安全性和 JavaBean 模式的可读性。 它是 Builder 模式[Gamma95] 的一种形式。客户端不直接构造所需的对象,而是调用一个包含所有必需参数的构造方法 (或静态工厂)得到获得一个 builder 对象。然后,客户端调用 builder 对象的与 `setter` 相似方法来设置你想设置的可选参数。最后,客户端调用builder对象的一个无参的 `build` 方法来生成对象,该对象通常是不可变的。Builder 通常是它所构建的类的一个静态成员类(详见第 24 条)。以下是它在实践中的示例:
  幸运的是,还有第三种选择。它结合了可伸缩构造方法模式的安全性和 JavaBean 模式的可读性。 它是 Builder 模式[Gamma95] 的一种形式。客户端不直接构造所需的对象,而是调用一个包含所有必需参数的构造方法 (或静态工厂)得到获得一个 builder 对象。然后,客户端调用 builder 对象的与 `setter` 相似的方法来设置你想设置的可选参数。最后,客户端调用builder对象的一个无参的 `build` 方法来生成对象,该对象通常是不可变的。Builder 通常是它所构建的类的一个静态成员类(详见第 24 条)。以下是它在实践中的示例:
```java
// Builder Pattern
......@@ -169,9 +169,9 @@ NutritionFacts cocaCola = new NutritionFacts.Builder(240, 8)
  这个客户端代码很容易编写,更重要的是易于阅读。 采用Builder 模式模拟实现的的可选参数可以在Python和Scala都可以找到。
  为了简洁起见,省略了有效性检查。 要尽快检测无效参数,检查 builder 的构造方法和方法中的参数有效性。 在 `build` 方法调用的构造方法中检查包含多个参数的不变性。为了确保这些不变性不受攻击,在从 builder 复制参数后对对象属性进行检查(详见第 50 条)。 如果检查失败,则抛出 `IllegalArgumentException` 异常(详见第 72 条),其详细消息指示哪些参数无效(详见第 75 条)。
  为了简洁起见,省略了有效性检查。 要尽快检测无效参数,检查 builder 的构造方法和方法中的参数有效性。 在 `build` 方法调用的构造方法中检查包含多个参数的不变性。为了确保这些不变性不受攻击,在从 builder 复制参数后对对象属性进行检查(详见第 50 条)。 如果检查失败,则抛出 `IllegalArgumentException` 异常(详见第 72 条),其详细消息指示哪些参数无效(详见第 75 条)。
  Builder 模式非常适合类层次结构。 使用平行层次的 builder,每个builder嵌套在相应的类中。 抽象类有抽象的 builder;具体的类有具体的 builder。 例如,考虑代表各种比萨饼的根层次结构的抽象类:
  **Builder 模式非常适合类层次结构**。 使用平行层次的 builder,每个builder嵌套在相应的类中。 抽象类有抽象的 builder;具体的类有具体的 builder。 例如,考虑代表各种比萨饼的根层次结构的抽象类:
```java
// Builder pattern for class hierarchies
......@@ -280,4 +280,4 @@ Calzone calzone = new Calzone.Builder()
  Builder 模式也有缺点。为了创建对象,首先必须创建它的 builder。虽然创建这个 builder 的成本在实践中不太可能被注意到,但在看中性能的场合下这可能就是一个问题。而且,builder 模式比伸缩构造方法模式更冗长,因此只有在有足够的参数时才值得使用它,比如四个或更多。但是请记住,你可能在以后会想要添加更多的参数。但是,如果你一开始是使用的构造方法或静态工厂,当类演化到参数数量失控的时候再转到Builder模式,过时的构造方法或静态工厂就会面临尴尬的处境。因此,通常最好从一开始就创建一个 builder。
  总而言之,当设计类的构造方法或静态工厂的参数超过几个时,Builder 模式是一个不错的选择,特别是如果许多参数是可选的或相同类型的。builder模式客户端代码比使用伸缩构造方法(telescoping constructors)更容易读写,并且builder模式比 JavaBeans 更安全。
  总而言之,当设计类的构造方法或静态工厂的参数超过几个时,Builder 模式是一个不错的选择,特别是许多参数是可选的或相同类型的。builder模式客户端代码比使用伸缩构造方法(telescoping constructors)更容易读写,并且builder模式比 JavaBeans 更安全。
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