Effective Java读书笔记——第三章 对于全部对象都通用的方法

Posted 2020-10-03 zhchoutai

第8条：覆盖equals时请遵守通用的约定

设计Object类的目的就是用来覆盖的，它全部的非final方法都是用来被覆盖的（equals、hashcode、clone、finalize）都有通用约定。

首先看看equals方法：

若满足以下的这些情况中的某一个，您能够直接使用Object类中的equals方法而不用覆盖：

• 类的每个实例本质上是唯一的。对于那些代表实例而不是值的类来说能够不用覆盖equals方法。比方Thread类。由于每个Thread类的实例都表示一个线程，这与Thread某些域的值没有关系（我们没有必要用equals推断Thread中两个实例的某个域相等而推断出Thread相等，这没有意义。由于每个Thread实例都表示一个线程，它们都是唯一的）。

• 不关心类是否提供了“逻辑相等”的測试功能。

  Random类覆盖了equals方法，以检查两个Random实例是否产生同样的随即序列。但这通常没有意义。

• 超类已经覆盖了equals，从超类继承过来的行为对于子类也是合适的。如，大多数的Set实现都从AbstractSet继承equals实现，List实现从AbstractList继承equals实现，Map实现从AbstractMap继承实现。

• 类是私有的或是包级私有的。应该确定他的equals方法永不会被调用。这样的情况下，equals方法应该被重写，以防意外被调用。

@Override 
public boolean equals(Object o) {
    throw new AssertionError();
} 

那么合适应该重写equals方法呢？假设类具有自己特有的“逻辑相等”的概念（而不是对象的地址相等），并且这个类的超类并没有覆盖equals以实现期望的行为，这时应该覆盖equals方法。这通常属于“值类（value class）”的情形。 所谓的值类就是指类中仅有一个域的类。如包装类Integer。或者日期类Date。

当然另一种类不用重写equals方法，即单例类。

重写equals方法的规范：

1、自反性：对于随意非null的引用x , 必有x.equals(x) == true.

2、对称性：

对于不论什么非null的引用值x和y。若x.equals(y) == true ，那么必有y.equals(x) == true。

以下这个类重写了equals方法，但违反了对称性：

public final class CaseInsensitiveString {
    private final String s;
    public CaseInsensitiveString(String s) {
        if(s == null) {
            throw new NullPointerExecption();
        }
        this.s = s;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if(o instanceof CaseInsensitiveString) {
            return s.equalsIgnoreCase(((CaseInsensitiveString)o).s);            
        }
        if(o instanceof String) {
            return s.equalsIgnoreCase((String)o);
        }
        return false;
    }


}

在调用这个类的时候：

CaseInsensitiveString cis = new CaseInsensitiveString("Polish");
String s = "polish";

在调用cis.equals(s)时返回true，可是s.equals(cis)将返回false ，由于String类中的equals方法并不知道比較的是不区分大写和小写的字符串。这明显违反了自反性。

所以须要这么改动代码：

@Override
public boolean equals(Object o) {
    return o instanceof CaseInsensitiveString && ((CaseInsensitiveString)o).s.equalsIsIgnore(s);
}

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3、传递性：
假设第一个对象equals第二个对象，第二个对象equals第三个对象，那么第一个对象equals第三个对象：

public class Point {    
    private final int x;
    private final int y;
    public Point(int x,int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    } 

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if(!(o instanceof Point)) {
            return false;
        }
        Point p = (Point)o;
        return p.x == x && p.y == y; 
    }

}

以下实现了一个子类：

public class ColorPoint extends Point {
    private final Color color;
    public ColorPoint(int x,int y,Color color) {
        super(x,y);
        this.color = color;
    }

}

假设不重写equals方法。那么在比較时就忽略了颜色，这显然不可接受。
那么如今重写equals方法：

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if(!(o instanceof ColorPoint)) {
        return false;

    }
    return super.equals(o) && ((ColorPoint)o).color == color;
}

可是这样重写有个问题。当我们实例化一个Point和一个ColorPoint时：

Point p = new Point(1,2);
ColorPoint cp = new ColorPoint(1,2,Color.RED);

当调用p.equals(cp)时返回true，可是cp.equals(p)是返回false，原因是p并非ColorPoint类型或是其子类型的。那么可修正这个问题，在ColorPoint.equals进行混合比較时忽略颜色信息：

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if(!(o instanceof Point))
        return false;

    if(!(o instanceof ColorPoint))
        return ((Point)o).equals(this);

    return super.equals(o) && ((ColorPoint)o).color == color;
}

这样的方式实现了对称性，却牺牲了传递性：

ColorPoint p1 = new ColorPoint(1,2,Color.RED);
Point p2 = new Point(1,2);
ColorPoint p3 = new ColorPoint(1,2,Color.BLUE);

这样的情况而来，p1.equals(p2) == true，且p2.equals(p3) == true，可是p1.equals(p3) == false，这违反了传递性。

假设这样写：

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if(o == null || o.getClass() != getClass())
        return false;
    Point p = (Point)o;
    return p.x == x && p.y == y;
}

这牺牲了面向对象的优势。即动态绑定。这要求对象必须有同样实现。

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要编写一个方法，用来推断整值点是否在单位圆中：

private static final Set<Point> unitCircle;

static {
    unitCircle = new HashSet<Point>();
    unitCircle.add(new Point(1,0));
    unitCircle.add(new Point(0,1)); 
    unitCircle.add(new Point(-1,0));
    unitCircle.add(new Point(0,-1));
}

public static boolean onUnitCircle(Point p) {
    return unitCircle.contains(p);
}

此时。假设扩展了一个新类：

public class CounterPoint extends Point {   
    private static final AtomicInteger counter = new AtomicInteger();
    public CounterPoint(int x,int y) {
        super(x,y);
        counter.incrementAndGet();
    }
    public int numberCreated() {
        return counter.get();

    }

}

假设像上面一样，重写的equals方法中使用getClass()推断，那么不管怎样将返回false，这违反了里氏替换原则。

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解决的方法是，用组合取代继承。即在ColorPoint类中添加一个私有的Point域，并添加一个方法用于返回该域：

public class ColorPoint { 
    private final Point point;
    private final Color color;
    public ColorPoint(int x,int y,Color color) {
        if(color == null) {
            throw new NullPointerException();
        }
        point = new Point(x,y);
        this.color = color; 
    }
    public Point asPoint() {
        return point;   
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if(!(o instanceoc ColorPoint))
            return false;
        ColorPoint cp = (ColorPoint)o;
        return cp.point.equals(point) && cp.color.equals(color);
    }
}

4、一致性

相等的对象永远相等，不相等的永远不相等。即。可变对象在不同的时候能够与不同的对象相等。而不可变对象则不会这样。

5、非空性：

全部对象都必须不为null。

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if(o == null) {
        return false;

    }
} 

事实上这一步是不须要的，直接用instanceof操作符就能够：

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if(!(o instanceof MyType))
        return false;
    MyType mt  = (MyType)o;
}

假设o为null的话。那么方法直接返回false，假设o不是MyType类型（或其子类型的话）。那么程序直接抛出ClassCastException异常。

依据上面的讨论。针对equals小结一下几点：

• 使用==检查“參数是否为这个对象的引用”，若是，返回true。这是一种性能优化。若比較非常昂贵，就值得这么做。

• 使用instanceof操作符检查是否为正确的类型。

• 把參数转换成正确的类型。由于之前使用了instanceof操作符，所以转换肯定能够成功。

• 对于该类中的每个关键的域（significant）。检查參数中的域是否与该对象中相应的域相匹配。

  ——对于既不是float也不是double的基本类型域，能够使用==操作符，对于对象引用的域。能够递归调用equals方法。对于float域，能够使用Float.compare方法，对于double域，使用Double.compare方法。

  对于某些对象引用时null的域。能够用这样的比較方式(field == null ? o.field == null : field.equals(o.field));**

• equals比較的顺序不同。效率可能不一样，所以应该先比較开销较低的域。

• 覆盖equals是总要覆盖hashcode。（后面会讲）**

• 不要将equals声明中的Object对象替换为其它类型。

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第9条：覆盖equals时总要覆盖hashcode

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对于equals和hashcode之间的关系，能够先參考这篇文章：
《Java中的equals和hashCode方法具体解释》

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首先看看Object规范：

• 假设两个对象依据equals(Object)方法比較是相等的。那么调用这两个对象中随意一个对象的hashCode方法都必须产生同样的整数结果。

• 假设两个对象依据equals方法比較是不相等的，那么调用这两个对象中随意一个对象的hashCode方法。则有可能产生同样的结果。但不相等的对象产生截然不同的整数结果，有可能提高散列表（hash table）的性能。

考虑以下的类：

public final class PhoneNumber {
    private final short areaCode;
    private final short prefix;
    private final short lineNumber;
    public PhoneNumber(int areaCode,int prefix,int lineNumber) {
        rangeCheck(areaCode,999,"area code");
        rangeCheck(prefix,999,"prefix");
        rangeCheck(lineNumber,9999,"lineNumber");
        this.areaCode = (short)areaCode;
        this.prefix = (short) prefix;
        this.lineNumber = (short)lineNumber;


    }
    private static void rangeCheck(int arg,int max,String name) {
        if(arg < 0 || arg > max) { 
            throw new IllegalArgumentException(name + ": " + arg);


            }

    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if(o == this)
            return true;
        if(!(o instanceof PhoneNumber)) { 
            return false;
        }
        PhoneNumber pn = (PhoneNumber)o;
        return pn.lineNumber == lineNumber && pn.prefix == prefix && pn.areaCode == areaCode;
        //未重写hashCode方法
        ...


    } 

}

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这时，若考虑：

Map<PhoneNumber,String> m = new HashMap<>();
m.put(new PhoneNumber(123,456,789),"Jenny");

假设期望调用：

m.get(new PhoneNumber(123,456,789));

返回的是“Jenny”的话。实际上无法做到。由于它返回的是null。由于这里有两个PhoneNumber实例，第一个被插入到Map的散列桶中，第二个用于获取该对象，但两个对象的散列码不同，由于hashCode默认返回的是对象的地址值，get方法会首先推断Map中是否有与目标对象的hashCode同样的对象。显然。这是两个对象，hashCode明显不同，于是返回的结果为false。也就找不到了。所以须要重写hashCode方法。好的重写方式是为不相等的对象产生不相等的散列码，为相等的对象产生相等的散列码。即假设两个对象equals为true，那么两个对象的hashCode必相等，假设两个对象equals为false，那么两个对象的hashCode不相等。

重写hashCode：

@Override
public int hashCode() {
    int result = 17;
    result = 31 * result + areaCode;
    result = 31 * result + prefix;
    result = 31 * result + lineNumber;
    return result;
}

假设计算散列码的开销较大，能够考虑把hashCode值存储于对象内部，等须要计算的时候再计算，即懒载入的模式：

private volatile int hashCode;

...

@Override
public int hashCode() {
    int result = hashCode;
    if(result == 0) {
        result = 17;
        result = 31 * result + areaCode;
        result = 31 * result + prefix;
        result = 31 * result + lineNumber;
    }
    return result;
}

---

第10条：始终要覆盖toString方法

Object的toString方法默认返回一个“类的名称@对象散列码的无符号十六进制数”，这看起来没什么意义，所以建议全部的子类都应该覆盖这种方法。

第11条：慎重地覆盖clone方法

如须要克隆对象，须要实现Cloneable接口。

有关clone方法的具体解释，能够參考这篇文章：

具体解释Java中的clone方法 – 原型模式

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第12条：考虑实现Comparable接口

Comparable接口中唯一方法是compareTo()，该方法同意简单的比較。并且同意运行顺序比較。假设某个类实现了Comparable接口。就表明它的实例具有内在的排序关系，对该对象组成的数组（或是List）进行排序仅仅需调用：

Arrays.sort(a);

Comparable接口的原形：

public interface Comparable<T> {
    int compareTo(T t);

}

将这个对象与指定的对象进行比較。

当该对象小于、等于或大于指定对象的时候，分别返回一个负数、零、正整数。

假设指定的对象的类型与本对象的类型不匹配，则抛出ClassCastException异常。

建议(x.compareTo(y) == 0) == (x.equals(y))

在使用Comparable接口进行对象之间的比較时，假设该类中有多个域，那么比較的时候应该依照从最重要的域開始比較。假设不相等则比較结束，返回。假设相等，在比較次要的域，以此类推：

public int compareTo(PhoneNumber pn) {
    int areaCodeDiff = areaCode - pn.areaCode;
    if(areaCode != 0)
        return areaCodeDiff;

    int prefixDiff = prefix - pn.prefix;
    if(prefixDiff != 0)
        return prefixDiff;

    return lineNumber - pn.lineNumber;
}