【前言】欢迎订阅【品读《Effective Java》】系列专栏

《Effective Java》是 Java 开发领域的经典著作，作者 Joshua Bloch 以丰富的经验和深入的知识，全面探讨了 Java 编程中的最佳实践。这本书被公认为 Java 开发者的必读经典，对提升编码技巧和代码质量具有重要意义。

在《Effective Java》中，Bloch 总结了 Java 编程的精髓，涵盖了从对象创建和销毁，到类和接口设计，再到泛型、枚举和并发编程的方方面面。每一条法则不仅是对具体问题的解决方案，更是经验的凝练，旨在帮助开发者编写更高效、可维护且健壮的代码。

为了帮助大家更好地理解和应用这些编程原则，我们推出了【品读《Effective Java》】系列专栏。在这里，我们将逐条解读《Effective Java》第三版中的90条编程法则。每篇文章将详细总结和分析法则，结合实际代码示例和应用场景，帮助您将理论知识转化为实际编程能力。

适合人群：

• Java 初学者：掌握 Java 编程的核心原则和最佳实践。
• 中级开发者：获取深入见解和高级技巧，提升编码能力。
• 资深工程师：优化和重构现有代码，提升开发效率。

敬请关注我们的专栏，与我们一起深入探索 Java 编程的精髓，提升您的编码技能。感谢您的订阅与支持，我们期待与您共同踏上这段充满知识和启发的编程之旅！

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java.lang.Math 类的设计

《Effective Java》第三版中的第4条是“通过私有构造器强化不可实例化的能力”。其主要目的是防止类被实例化，从而保证该类只能用于提供静态方法或字段。这个设计模式常用于工具类，比如 java.lang.Math 类，因为这些类的实例化没有实际意义，同时避免潜在的错误和不必要的资源开销。

以 java.lang.Math 类为例，Math 类是一个工具类，类中的方法，例如 sqrt(), pow(), max() 等，都是静态方法。这意味着它们可以直接通过类名访问，而无需创建类的实例。例如：

double result = Math.sqrt(16.0);

这些静态方法提供了类的所有功能，不需要实例化类来调用它们，所以 Math 类的实例化没有任何意义，这也是 Math 类的设计目的：提供工具方法而非对象实例。

为了确保 Math 类不能被实例化，Java 标准库的设计者遵循了以下实践：

public final class Math {
 
 // Don't let anyone instantiate this class.
 private Math() {}

 // Static methods
 public static double sqrt(double a) {
     // Implementation
 }

 // Other methods...
}

public final class：Math 类被声明为 final，这意味着它不能被继承。这个设计防止了其他类对 Math 类进行扩展，从而保持了类的完整性。

在 Java 中，当类不包含显式的构造器时，编译器会生成默认的空参构造器，因此我们需要提供一个默认的空参构造器，并声明为 private，使得外部无法访问，该类也就无法被实例化：

private Math() {}

为了防止有人使用不正当的方式尝试实例化 Math 类，我们可以在私有构造器中抛出 AssertionError 异常，这样当调用构造器进行实例化时调用者就会收到明确的错误信息：

private Math() {
    throw new AssertionError("Cannot instantiate Math");
}

除了抛出异常，我们还可以添加类似的醒目注释：Don't let anyone instantiate this class.，向使用者提醒该类的设计意图：

// Don't let anyone instantiate this class.
private Math() {}

经验总结

因此，当我们需要设计一个仅用于提供工具方法的工具类时，可以参考java.lang.Math类，尝试使用静态方法提供类的所有功能，这样不需要通过实例化来调用；再将构造器设置为 private，防止类的无效实例化，还避免了资源浪费和潜在的设计错误。