Effective Java 1 用静态工厂方法代替构造器

知识点上本书需要会Java语法和lang、util、io库，涉及concurrent和function包。

内容上主要和设计模式相关，代码风格力求清晰+简洁，代码尽量复用，组件尽量少依赖，错误尽早发现。

第1个经验法则：用静态工厂方法代替构造器（consider static factory methods instead of constructors）

下面是Boolean的静态工厂方法：

一、静态工厂方法与构造器不同的第一大优势在于：它们有名称。

如果构造器的参数本身没有确切地描述正被返回的对象，那么具有适当名称的静态工厂会更容易使用，产生的客户端代码也更易于阅读。什么意思呢？我们看一个例子：

假设我们有一个表示图书的类，它需要标题和作者作为创建对象的参数。

当我们想创建一本新书时，我们会这样调用构造器：

这个调用很直接，但方法名Book跟类名一样是个名词，没有传达出创建动作的任何特殊含义或上下文信息。

现在我们改用静态工厂方法来创建 Book 实例，并给这个方法一个有意义的名字，比如 createFromTitleAndAuthor ，代码看起来会是这样的：

创建同样一本《Effective Java》的书，现在代码变成了：

对比两种方法的效果，静态工厂方法 createFromTitleAndAuthor 直观地表明了这个方法是用来根据书的标题和作者创建 Book 对象的，相比构造器，它提供了更多的语境信息，使得代码的意图更加清晰，而无需查看方法的具体实现或文档注释。

所以：当一个类需要多个带有相同签名的构造器时，推荐用静态工厂方法代替构造器。

并且在语法上，当你尝试定义多个构造函数，而这些构造函数仅在参数顺序上有所不同时，Java 编译器会报错，因为它无法根据参数顺序唯一确定应该调用哪个构造函数。这是不合法的Java代码。

二、静态工厂方法与构造器不同的第二大优势在于：不必在每次调用它们的时候都创建一个新对象

静态工厂方法能够像单例模式一样为重复的调用返回相同对象。

在下面的例子中，每次调用 new Car() 都会创建一个新的。如果程序中频繁创建同一型号的车对象，这可能会导致不必要的资源消耗。

现在，我们修改 Car类代码。如果程序中频繁创建同一Car类，引入一个静态工厂方法 createCar ，它可以决定是否复用已有的同类对象或根据条件创建新对象：

在这个例子中，createCar方法首先检查是否有已经存在的同型号汽车对象存储在carPool中。如果有，则直接返回该对象，避免了重复创建；如果没有，则创建新的Car 实例并保存在池中，供后续可能的复用。这种方法在处理大量相同或相似配置对象的场景下，可以显著减少对象创建的开销，提高性能。

通过上述对比，可以看到静态工厂方法提供了更多的灵活性，允许我们在创建对象时实施逻辑判断，比如复用对象、优化资源分配等，这是直接使用构造器所不具备的优势。尤其是在需要控制对象实例化策略，如单例模式、多例模式或池化对象的场景下，静态工厂方法展现了其独特的价值。

三、静态工厂方法与构造器不同的第三大优势在于：它们可以返回原返回类型的任何子类型的对象

这点其实就是说的多态。这种灵活性的一种应用是API可以返回对象，同时又不会使对象的类变成公有的。以这种方式隐藏实现类会使API变得非常简洁。

假设我们正在设计一个图书馆管理系统，其中有一个功能是管理不同类型的图书。图书可以是电子书（ EBook ）、纸质书（ Paperback ）或其他未来可能增加的类型。为了保持API的简洁性和未来的可扩展性，我们不希望客户端代码直接依赖于具体的图书实现类。

如果不使用静态工厂方法，客户端可能会这样直接通过构造器创建书籍对象：

这里的问题是， EBook 类必须是公共的，这暴露了系统的内部实现细节给客户端，降低了系统的封装性。

相反，如果用静态工厂方法，我们可以做到隐藏实现类，只暴露基类型（如Book类）给客户端：

现在，客户端代码通过工厂方法请求书籍，而无需了解具体的实现类：

通过上述例子，可以看到静态工厂方法如何帮助我们在API设计中实现了以下几点：

1. 隐藏实现细节：客户端不需要直接访问或依赖于具体的子类（如 EBook 或 Paperback），这些类可以是包级私有或完全私有，从而增强了封装性。

2.简化API：API接口变得更加简洁，客户端仅需与 Book 类交互，无论底层实现如何变化。

3. 提高灵活性和扩展性：新增书籍类型（如有声书Audiobook ）时，只需在工厂方法内部添加新的分支逻辑，而无需修改客户端代码。

四、静态工厂的第四大优势在于：所返回的对象的类可以随着每次调用而发生变化，这取决于静态工厂方法的参数值。

只要是已声明的返回类型的子类型，都是允许的。返回对象的类也可能随着发行版本的不同而不同。

想象一下，我们正在开发一个日志记录框架，该框架允许用户记录日志到不同媒介（控制台、文件、数据库等）。框架定义了一个基础接口 Logger ，以及几个实现该接口的类（如 ConsoleLogger , FileLogger , DatabaseLogger ）。随着时间的推移，我们可能需要对这些日志记录方式做升级或优化，甚至引入全新的日志存储技术，比如云存储服务。

日志的接口和实现类如下：

早期版本中，我们的工厂方法可能很简单，直接根据用户的选择返回相应的日志记录器：

随着框架升级到新版本，我们可能引入了更高效的 CloudLogger 类来替代原有的 DatabaseLogger，以支持日志存储到云服务。但是，为了保持向后兼容，我们不希望老的客户端代码因为直接依赖于 DatabaseLogger 而无法工作。

此时，我们可以在工厂方法内部调整逻辑，根据版本信息或配置来决定返回哪个实现类，即使接口调用保持不变：

在这个场景中，尽管客户端代码始终通过 LoggerFactory.getLogger("database") 请求日志记录器，但随着框架版本的演进，工厂方法能够根据版本兼容性检查或其他逻辑，动态返回更优的实现类（如 CloudLogger），从而实现了版本间的平滑过渡，保证了向后兼容性，同时无需客户端代码做出改变。这就是静态工厂方法在支持版本兼容与演进方面的强大之处。

五、静态工厂的第五大优势在于，方法返回的对象所属的类，在编写包含该静态工厂方法的类时可以不存在。

这种灵活的静态工厂方法构成了服务提供者框架(Service Provider Framework)的基础，例如JDBC(Java数据库连接) API。服务提供者框架是指这样一个系统:多个服务提供者实现一个服务，系统为服务提供者的客户端提供多个实现，并把它们从多个实现中解耦出来。

JDBC是Java语言中用来与数据库交互的一组接口和类。想象一下，它就像是一个“翻译官”，让Java程序能够和各种数据库（比如MySQL、Oracle、SQL Server等）“对话”。

不同的数据库有自己的“语言”（协议），所以为了让Java程序能和它们沟通，就需要针对每个数据库专门编写的驱动程序。但是，我们不希望每次换数据库时，都要重写所有与数据库交互的代码。这就引入了服务提供者框架的概念。

JDBC工作流程如下：

1.接口定义：JDBC定义了一套标准接口（比如Connection、Statement、ResultSet等），这些接口就是Java程序和数据库“交流”的规则。所有的数据库驱动都必须实现这些接口，确保它们能以一种统一的方式被Java程序调用。

2.服务提供者（驱动程序）：MySQL、Oracle等数据库厂商提供符合JDBC标准的驱动程序。这些驱动就是具体的服务提供者，它们实现了JDBC接口，并且包含了与特定数据库通信的详细逻辑。

3.动态加载与注册：当你在代码中通过Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")这样的语句时，实际上是在告诉Java：“嘿，去找到这个驱动类并加载它。”这个驱动类在加载过程中，会自动把自己注册到JDBC的DriverManager中。DriverManager就像是一个调度中心，它知道所有可用的驱动，并能在需要时为你提供一个数据库连接。

4.无感知切换：由于你的代码是基于JDBC接口编写的，而不是直接依赖于某个特定数据库的 API，因此，如果你决定从MySQL切换到PostgreSQL，你只需要更换加载的驱动类名，而无需修改所有与数据库交互的代码。这就是解耦带来的灵活性。

总结来说，JDBC的服务提供者框架通过标准化接口和动态加载驱动的方式，让你能够在不知道具体数据库细节的情况下编写代码，从而达到数据库无关性的目标，提高了代码的可维护性和可移植性。

下面分别是连接MySQL和Oracle的代码：