Java9 集合工厂方法解析

使集合框架更便捷的工厂方法

JEP269中提议，为集合框架增添一些工厂方法，来使创建不可变集合类与含有少量元素的Map变得更加便捷。下文就为什么它们应运而生来展开详细的阐述。

集合框架增加工厂方法是必然的结果

Java饱受其语法臃肿的批评，比如，创建一个小而确定的集合类时(比如一个List)，需要使用它的构造方法，然后将它的引用存放在局部变量中，通过引用来多次调用add()方法之后，最后才来封装这个集合以获得不可变的视图。

早先的使用过程如下

List list = new ArrayList<>();
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
list = Collections.unmodifiableList(list);

上面这个语法如此臃肿的例子在先前的版本中并不能够简化，不可变的静态集合必须在静态初始块中来填充，而不是使用更加方便的字段表达式。但是，

也不得不提一下下面这些单语句表达式

List list1 = 
   Collections.unmodifiableList(new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c")));

List list2 = 
   Collections.unmodifiableList(new ArrayList() {{ add("a"); add("b"); add("c"); }});

List list3 = 
   Collections.unmodifiableList(Stream.of("a", "b", "c").collect(toList()));

第一种方式比较扯淡，你走遍千山，你跨过弱水，只为取一瓜瓢饮，是的，你没有看错，你费尽千辛万苦只为了生成一个包含a，b，c三个元素的List，并且你要构建一个ArrayList还要仰仗Arrays.asList(“a”, “b”, “c”)这个乌七八黑的方式，它不好用不说，关键是它在短短的生命周期之后还要被GC，过程还是不可见的。。。
第二种好像看上去没那么扯淡，使用一个匿名内部类的实例初始化构造器来减少代码臃肿度，看上去很完美，但是可能会发生内存泄漏或者序列化的问题，因为它每次使用都会耗费额外的资源，还包含对封闭实例和任何捕获对象的隐藏引用。
第三种方式是使用Java8的Streams API来完成的，虽然代码没那么臃肿，但是过程中也涉及到了不必要的对象创建。此外，Streams API不能用来构建Map，除非值是经键计算而来或者stream的元素包含键值对。

为解决这些问题，JEP186提议了集合字面量的概念，集合字面量是一种句法表达式，采用一种类数组的方式，来创建List、Map或者其它的集合类

下面是其原始类型的简明表达方式

List list = #[ "a", "b", "c" ];

没有任何新的语言特性，一切就像我们所思所想那样简明，但是这种集合字面量为什么没有被整合到Java9中去呢？取而代之的是，Java9采用了工厂方法来替代它，这其实是为了使语言改动尽量最小化，采用现有的方式，生产语法糖来达到这个目的的。

如此，集合工厂方法应运而生了。

一起来看看集合工厂方法

JEP 269的工厂方法受到类java.util.Collection和java.util.EnumSet类中的类似工厂方法的启发。 Collection提供用于创建空List，java.util.Set和Map的工厂方法，以及创建具有一个元素或键值对的单例List，Set和Map。 EnumSet提供了几个重载的of(…)工厂方法，它们采用固定或可变数量的参数，是为了更方便地创建指定元素的EnumSet。Java 9中的EnumSet模型的of()方法提供一致和通用的方式来创建包含任意类型对象的List，Set和Map。

以下工厂方法已添加到List接口中

static  List of()
static  List of(E e1)
static  List of(E e1, E e2)
static  List of(E e1, E e2, E e3)
static  List of(E e1, E e2, E e3, E e4)
static  List of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5)
static  List of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5, E e6)
static  List of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5, E e6, E e7)
static  List of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5, E e6, E e7, E e8)
static  List of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5, E e6, E e7, E e8, E e9) 
static  List of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5, E e6, E e7, E e8, E e9, E e10)
static  List of(E... elements)

以下工厂方法已添加到Set接口中

static  Set of()
static  Set of(E e1)
static  Set of(E e1, E e2)
static  Set of(E e1, E e2, E e3)
static  Set of(E e1, E e2, E e3, E e4)
static  Set of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5)
static  Set of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5, E e6)
static  Set of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5, E e6, E e7)
static  Set of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5, E e6, E e7, E e8)
static  Set of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5, E e6, E e7, E e8, E e9)
static  Set of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5, E e6, E e7, E e8, E e9, E e10)
static  Set of(E... elements)

在每个方法列表中，第一个方法创建一个空的不可修改的集合。接下来的10个方法可创建1-10个元素的不可修改集合。尽管这些方法比较混乱，但它们避免了final类型的可变参方法产生的数组分配，初始化和垃圾回收开销，这种方法还支持任意大小的集合。

以下是List和Set的示例

import java.util.List;
import java.util.Set;
public class ColDemo
{
   public static void main(String[] args)
   {
      List fruits = List.of("apple", "orange", "banana");
      for (String fruit: fruits)
         System.out.println(fruit);
      try
      {
         fruits.add("pear");
      }
      catch (UnsupportedOperationException uoe)
      {
         System.err.println("unable to modify fruits list");
      }

      Set marbles = Set.of("aggie", "alley", "steely");
      for (String marble: marbles)
         System.out.println(marble);
      try
      {
         marbles.add("swirly");
      }
      catch (UnsupportedOperationException uoe)
      {
         System.err.println("unable to modify marbles set");
      }
   }
}

运行后输出：

apple
orange
banana
unable to modify fruits list
steely
alley
aggie
unable to modify marbles set

以下工厂方法则添加到Map接口中

static  Map 
   of()
static  Map 
   of(K k1, V v1)
static  Map 
   of(K k1, V v1, K k2, V v2)
static  Map 
   of(K k1, V v1, K k2, V v2, K k3, V v3)
static  Map 
   of(K k1, V v1, K k2, V v2, K k3, V v3, K k4, V v4)
static  Map 
   of(K k1, V v1, K k2, V v2, K k3, V v3, K k4, V v4, K k5, V v5    
static  Map 
   of(K k1, V v1, K k2, V v2, K k3, V v3, K k4, V v4, K k5, V v5, K k6, V v6)
static  Map 
   of(K k1, V v1, K k2, V v2, K k3, V v3, K k4, V v4, K k5, V v5, K k6, V v6, K k7, V v7    
static  Map 
   of(K k1, V v1, K k2, V v2, K k3, V v3, K k4, V v4, K k5, V v5, K k6, V v6, K k7, V v7, 
      K k8, V v8)
static  Map 
   of(K k1, V v1, K k2, V v2, K k3, V v3, K k4, V v4, K k5, V v5, K k6, V v6, K k7, V v7, 
      K k8, V v8, K k9, V v9)
static  Map 
   of(K k1, V v1, K k2, V v2, K k3, V v3, K k4, V v4, K k5, V v5, K k6, V v6, K k7, V v7, 
      K k8, V v8, K k9, V v9, K k10, V v10)
static  Map 
   ofEntries(Map.Entry... entries)

第一个方法创建了一个空的不可变的Map，接下来10个方法创建包含1-10和键值对的Map，尽管这些方法比较混乱，但它们避免了final类型的可变参方法产生的数组分配，初始化和垃圾回收开销，且支持任意大小的Map。

虽然Map的可变参数方法近似List和Set的，但是它的每个键值对必须被包装起来，下面这个方法可以方便地将包装键值对转换为Map标准键值对：

Map.Entry entry(K k, V v)

下面是Map的ofEntries() 和entry()方法的示例

import java.util.Map;
import static java.util.Map.entry;
public class MapDemo
{
   public static void main(String[] args)
   {
      Map capCities = 
         Map.ofEntries(entry("Manitoba", "Winnipeg"), 
                       entry("Alberta", "Edmonton"));
      capCities.forEach((k, v) -> 
                        System.out.printf("Key = %s, Value = %s%n", k, v));
      try
      {
         capCities.put("British Columbia", "Victoria");
      }
      catch (UnsupportedOperationException uoe)
      {
         System.err.println("unable to modify capCities map");
      }
   }
}