《Effective Java》學習筆記（一）：創建與銷毀對象 — 靜態工廠、單例、不可實例化、避免重複創建、消除過期引用、慎用終結器

前言

《Effective Java》被譽為 Java 程序員的「必讀經典」，地位等同《Effective C++》。本系列筆記記錄核心條目精華，助力進階。第一章聚焦對象生命週期管理。

第 1 條：考慮靜態工廠方法代替構造器

範例： Boolean.valueOf(boolean) 返回預緩存 Boolean.TRUE/FALSE，不創建新對象。

優點：

1. 有名字：BigInteger.probablePrime 比構造器語義清晰；多構造器參數順序易混淆時尤佳。
2. 不必每次創建對象：單例、不可變類緩存、享元模式。
3. 可返回子類型：Collections 靜態工廠返回 20 多種 Collection 實現，API 隱藏具體類。

缺點：

1. 無 public/protected 構造器 → 無法子類化（間接限制繼承濫用）。
2. 不易發現：需在文檔明確標註，慣例命名 valueOf/of/getInstance/newInstance/getType。

建議： 無強烈理由優先用構造器；需控制實例數量、返回子類型、語義化時用靜態工廠。

第 2 條：私有構造器強化 Singleton

兩種寫法：

1. public final 域（常量模式）

public class Elvis {
    public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
    private Elvis() { ... }
}

2. 靜態工廠方法（可控制是否單例、延遲初始化）

public class Elvis {
    private static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
    private Elvis() { ... }
    public static Elvis getInstance() { return INSTANCE; }
}

序列化陷阱： 僅實現 Serializable 不夠，反序列化會產生新實例。必須提供 readResolve：

private Object readResolve() { return INSTANCE; }

第 3 條：私有構造器強化不可實例化

工具類（如 java.util.Arrays、Collections）不應被實例化。抽象類無效（可被子類實例化）。唯一解法：顯式私有構造器：

public class UtilityClass {
    private UtilityClass() { throw new AssertionError(); } // 防止反射調用
    public static void doSomething() { ... }
}

副作用：也禁止了繼承（子類無法調用 super()）。

第 4 條：避免重複創建對象

• 不可變對象可重用：String s = "denny" 而非 new String("denny")。
• 靜態常量緩存：正則 Pattern、DateFormat 等重量級對象聲明為 private static final，在靜態塊初始化。
• 自動裝箱陷阱：Long sum = 0L; for(...) sum += i; 每次創建 Long，改用 long 基本類型。
• 輕量對象創建廉價：別過度優化小對象；重量級資源（DB 連線、線程）才需對象池。

第 5 條：消除過期引用

內存洩漏在 Java 也存在。經典棧實現：

public Object pop() {
    if (size == 0) throw new EmptyStackException();
    Object result = elements[--size];
    elements[size] = null; // 關鍵：消除過期引用
    return result;
}

其他洩漏源：緩存（需 WeakHashMap 或定時清理）、監聽器/回調未移除、ThreadLocal 未清理。工具：JProfiler、VisualVM、MAT 分析堆轉儲。

第 6 條：避免使用終結器 finalize()

• 執行時間不確定：對象不可達到 finalize 執行間隔任意，不適合時間敏感資源釋放（關閉文件、釋放鎖）。
• 異常吞沒：finalize 拋出異常會被忽略，導致對象損壞狀態持久化。
• 效能開銷：需兩次 GC 週期回收。
• 移植性差：JVM 實現差異大。

正確做法：顯式終止方法 + try-finally

InputStream in = new FileInputStream(file);
try { ... } finally { in.close(); } // 或 Java 7 try-with-resources

finalize 合理用途：

1. 安全網：客戶忘記調用 close() 時最後嘗試釋放非關鍵資源。
2. 原生對象清理：JNI 分配的無關鍵資源。