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在本文中，我們將看到 Oracle with Java 16 如何正式引入除類、接口、枚舉和注釋之外的第五種 Java 類型：記錄類型。記錄是使用非常綜合的語(yǔ)法定義的特定類。它們旨在實(shí)現(xiàn)表示數(shù)據(jù)的類。
特別是，記錄旨在表示不可變的數(shù)據(jù)容器。記錄語(yǔ)法可幫助開(kāi)發(fā)人員專注于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，而不會(huì)迷失在實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)中。
句法
記錄的語(yǔ)法是最小的：
?[modifiers] record identifier (header) {[members]}?
術(shù)語(yǔ)?header?是指由逗號(hào)分隔的變量聲明列表，它將代表記錄的實(shí)例變量。一條記錄隱式定義了一個(gè)構(gòu)造函數(shù)，該構(gòu)造函數(shù)將標(biāo)頭作為參數(shù)列表，定義標(biāo)頭中聲明的所有字段的訪問(wèn)器方法，并提供?toString?,?equals?和?hashCode?方法的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。
讓我們馬上看一個(gè)例子。因此，假設(shè)我們要編寫(xiě)一個(gè)拍賣畫(huà)作銷售應(yīng)用程序。這些將被理解為不可變對(duì)象。事實(shí)上，一旦它們被出售，它們就無(wú)法改變。例如，一幅畫(huà)在被定義后就不能改變它的標(biāo)題。然后我們可以創(chuàng)建?Painting?記錄：
public record Painting(String title, String author, int price) { }我們可以實(shí)例化這條記錄，就好像它是一個(gè)類，它有一個(gè)用頭參數(shù)列表定義的構(gòu)造函數(shù)：
Painting painting = new Painting("Camaleón", "Leonardo Furino", 1000000);由于記錄也自動(dòng)定義了toString 方法，以下代碼片段：
System.out.println(painting);將產(chǎn)生輸出：
Painting[title=Camaleón, author=Leonardo Furino, price=1000000]因此，記錄的明顯優(yōu)勢(shì)之一是極其綜合的語(yǔ)法。
記錄、枚舉和類
記錄類型和枚舉類型之間有明顯的相似之處。這兩種類型都在特定情況下替換了類。枚舉旨在表示相同類型的定義數(shù)量的常量實(shí)例。另一方面，記錄應(yīng)該代表不可變的數(shù)據(jù)容器。與枚舉一樣，記錄也通過(guò)提供比類更少冗長(zhǎng)的語(yǔ)法和簡(jiǎn)單、清晰的規(guī)則來(lái)簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)人員的工作。
這些記錄僅在 Java 14 中作為功能預(yù)覽引入，并在 Java 16 中正式發(fā)布。與往常一樣，Java 通過(guò)將將記錄轉(zhuǎn)換為類的任務(wù)委托給編譯器以保持與舊程序的向后兼容性來(lái)減輕這一新功能的影響。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)枚舉被編譯器轉(zhuǎn)換成擴(kuò)展抽象java.lang.Enum類的類時(shí)，記錄被編譯器轉(zhuǎn)換成擴(kuò)展抽象java.lang.Record類的類。
對(duì)于Enum類，編譯器將不允許開(kāi)發(fā)人員創(chuàng)建直接擴(kuò)展Record類的類。事實(shí)上，它也是一個(gè)特殊的類，專門為支持記錄的概念而創(chuàng)建。
當(dāng)我們編譯Painting.java文件時(shí)，我們會(huì)得到Painting.class文件。在這個(gè)文件中，編譯器將插入一個(gè)Painting類（記錄轉(zhuǎn)換的結(jié)果）：
- 被聲明final；
- 定義一個(gè)將標(biāo)頭作為參數(shù)列表的構(gòu)造函數(shù)。
- 定義標(biāo)頭中聲明的所有字段的訪問(wèn)器方法。
- 覆蓋Object方法：toString,equals和hashCode。
實(shí)際上，JDK javap 工具允許我們Painting.class使用以下命令通過(guò)自省讀取生成的類的結(jié)構(gòu)：
javap Painting.class
Compiled from " Painting.java"
public final class Painting extends java.lang.Record {
public Painting(java.lang.String, java.lang.String, int);
public java.lang.String toString();
public final int hashCode();
public final boolean equals(java.lang.Object);
public java.lang.String title();
public java.lang.String author();
public int price();
}請(qǐng)注意，訪問(wèn)器方法標(biāo)識(shí)符不遵循我們迄今為止使用的通常約定。而不是被調(diào)用getTitle， getAuthor并且getPrice它們被簡(jiǎn)單地稱為title，author和price，但功能保持不變。
因此，我們可以使用以下語(yǔ)法對(duì)記錄的各個(gè)字段進(jìn)行讀取訪問(wèn)：
String title = painting.title();
String author = painting.author();如果記錄不存在
如果我們創(chuàng)建了一個(gè)Painting與記錄等效的類，我們將不得不手動(dòng)編寫(xiě)以下代碼：
public final class Painting {
private String title;
private String author;
private int price;
public Painting(String title, String author, int price) {
this.title = title;
this.author = author;
this.price = price;
}
public String title() {
return title;
}
public String author() {
return author;
}
public int price() {
return price;
}
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + ((author == null) ? 0 : author.hashCode());
result = prime * result + price;
result = prime * result + ((title == null) ? 0 : title.hashCode());
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
Painting other = (Painting) obj;
if (author == null) {
if (other.author != null)
return false;
} else if (!author.equals(other.author))
return false;
if (price != other.price)
return false;
if (title == null) {
if (other.title != null)
return false;
} else if (!title.equals(other.title))
return false;
return true;
}
@Override
public String toString() {
return "Painting [title=" + title + ", author=" + author + ", price="
+ price + "]" ;
}
}顯然，在這種情況下，定義記錄而不是類無(wú)疑更方便，盡管 IDE 仍然允許我們對(duì)此類進(jìn)行半自動(dòng)開(kāi)發(fā)。
繼承與多態(tài)
記錄旨在表示攜帶不可變數(shù)據(jù)的對(duì)象。因此，記錄繼承是不可實(shí)現(xiàn)的。特別是，記錄不能擴(kuò)展，因?yàn)橛涗浭亲詣?dòng)聲明的final。此外，記錄不能擴(kuò)展類（顯然不能擴(kuò)展記錄），因?yàn)樗呀?jīng)擴(kuò)展了Record類。
這是一個(gè)看似有限的選擇，但它符合使用記錄的理念。記錄必須是不可變的，并且繼承與不變性不兼容。但是，通過(guò)隱式擴(kuò)展Record類，記錄繼承了該類的方法。實(shí)際上，Record該類僅覆蓋了從Object該類繼承的 3 個(gè)方法：toString、equals和hashCode，并沒(méi)有定義新方法。
在記錄中，我們還可以覆蓋訪問(wèn)器方法和Object編譯器在編譯時(shí)生成的三個(gè)方法。事實(shí)上，如果需要，在我們的代碼中顯式聲明它們以自定義和優(yōu)化它們可能很有用。例如，我們可以自定義記錄中的toString方法Painting如下：
public record Painting(String title, String author, int price) {
@Override
public String toString() {
return "The painting " + title + " by " + author + " costs " + price;
}
}我們也已經(jīng)知道記錄和枚舉一樣，不能擴(kuò)展，也不能擴(kuò)展其他類或記錄。但是，記錄可以實(shí)現(xiàn)接口。
與枚舉一樣，記錄也是隱式的final，因此abstract不能使用修飾符。所以，當(dāng)我們?cè)谝粋€(gè)記錄中實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口時(shí)，我們必須實(shí)現(xiàn)所有繼承的方法。
自定義記錄
不可能在記錄中聲明實(shí)例變量和實(shí)例初始值設(shè)定項(xiàng)。這是為了不違反記錄的作用，記錄應(yīng)該代表不可變數(shù)據(jù)的容器。
相反，你可以聲明靜態(tài)方法、變量和初始值設(shè)定項(xiàng)。事實(shí)上，這些是靜態(tài)的，由記錄的所有實(shí)例共享，并且不能訪問(wèn)特定對(duì)象的實(shí)例成員。
但是自定義記錄最有趣的部分是能夠創(chuàng)建構(gòu)造函數(shù)。
我們知道，在一個(gè)類中如果不添加構(gòu)造函數(shù)，編譯器會(huì)添加一個(gè)無(wú)參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，稱為默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。當(dāng)我們?cè)陬愔酗@式添加構(gòu)造函數(shù)時(shí)，無(wú)論其參數(shù)數(shù)量是多少，編譯器都將不再添加默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。
然而，在記錄中，自動(dòng)添加編譯器的構(gòu)造函數(shù)將記錄頭中定義的變量定義為參數(shù)。此構(gòu)造函數(shù)稱為規(guī)范構(gòu)造函數(shù)。在它的特性中，它是唯一允許設(shè)置記錄的實(shí)例變量的構(gòu)造函數(shù)（我們很快就會(huì)看到）。也就是說(shuō)，我們定義構(gòu)造函數(shù)的選項(xiàng)如下：
- 顯式地重新定義規(guī)范構(gòu)造函數(shù)，最好使用其緊湊形式。
- 定義一個(gè)調(diào)用規(guī)范構(gòu)造函數(shù)的非規(guī)范構(gòu)造函數(shù)。
規(guī)范構(gòu)造函數(shù)
我們可以顯式聲明一個(gè)規(guī)范的構(gòu)造函數(shù)。例如，如果我們想在設(shè)置實(shí)例變量的值之前添加一致性檢查，這會(huì)很有用。例如，考慮以下抽象照片概念的記錄，我們向其顯式添加規(guī)范構(gòu)造函數(shù)：
public record Photo(String format, boolean color) {
public Photo(String format, boolean color) {
if (format.length() < 5) throw new
IllegalArgumentException("Format description too short");
this.format = format;
this.color = color;
}
}注意初始化實(shí)例變量是必須的，否則編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)。例如，如果我們不初始化格式變量，我們將收到以下錯(cuò)誤：
error: variable format might not have been initialized
}
^
1 error在這種情況下，我們顯式地創(chuàng)建了一個(gè)規(guī)范構(gòu)造函數(shù)，它必須定義在記錄頭中定義的相同參數(shù)列表。但是，我們可以通過(guò)使用其緊湊形式來(lái)更輕松地創(chuàng)建顯式規(guī)范構(gòu)造函數(shù)。
緊湊規(guī)范構(gòu)造函數(shù)
確實(shí)可以創(chuàng)建一個(gè)緊湊的規(guī)范構(gòu)造函數(shù)。它的特點(diǎn)是不聲明參數(shù)列表。這并不意味著它將有一個(gè)空的參數(shù)列表，而是圓括號(hào)不會(huì)出現(xiàn)在構(gòu)造函數(shù)的標(biāo)識(shí)符旁邊。因此，讓我們重寫(xiě)一個(gè)與前面示例等效的構(gòu)造函數(shù)：
public Photo {
if (format.length() < 5) throw new IllegalArgumentException(
"Format description too short");
}緊湊規(guī)范構(gòu)造函數(shù)的使用應(yīng)被視為在記錄中顯式定義構(gòu)造函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法。請(qǐng)注意，甚至不需要初始化自動(dòng)初始化的實(shí)例變量。更準(zhǔn)確地說(shuō)，如果我們嘗試在緊湊的規(guī)范構(gòu)造函數(shù)中初始化實(shí)例變量，我們將得到一個(gè)編譯時(shí)錯(cuò)誤。
非規(guī)范構(gòu)造函數(shù)
也可以定義一個(gè)參數(shù)列表不同于規(guī)范構(gòu)造函數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，即非規(guī)范構(gòu)造函數(shù)。在這種情況下，我們正在執(zhí)行構(gòu)造函數(shù)重載。事實(shí)上，與類中默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)的情況不同，添加具有不同參數(shù)列表的構(gòu)造函數(shù)無(wú)論如何都不會(huì)阻止編譯器添加規(guī)范構(gòu)造函數(shù)。此外，非規(guī)范構(gòu)造函數(shù)必須調(diào)用另一個(gè)構(gòu)造函數(shù)作為其第一條語(yǔ)句。事實(shí)上，如果我們添加如下構(gòu)造函數(shù)：
public Photo(String format, boolean color, boolean msg) {
if (format.length() < 5) throw new IllegalArgumentException(msg);
this.format = format;
this.color = color;
}我們會(huì)得到一個(gè)編譯時(shí)錯(cuò)誤：
Error: constructor is not canonical, so its first statement must invoke another constructor
public Photo(String format, boolean color, String msg) {
^
1 error顯然，如果我們添加另一個(gè)非規(guī)范構(gòu)造函數(shù)來(lái)調(diào)用，遲早會(huì)調(diào)用（顯式或隱式）規(guī)范構(gòu)造函數(shù)。在我們的例子中，如果我們?nèi)缓笾苯诱{(diào)用規(guī)范構(gòu)造函數(shù)，我們還必須刪除設(shè)置實(shí)例變量的指令，因?yàn)檫@些將在非規(guī)范構(gòu)造函數(shù)的第一行中被調(diào)用后由規(guī)范構(gòu)造函數(shù)設(shè)置構(gòu)造函數(shù)。事實(shí)上，下面的構(gòu)造函數(shù)：
public Photo(String format, boolean color, String msg) {
this(format, color);
if (format.length() < 5) throw new IllegalArgumentException(msg);
this.format = format;
this.color = color;
}會(huì)導(dǎo)致以下編譯錯(cuò)誤：
error: variable format might already have been assigned
this.format = format;
^
error: variable color might already have been assigned
this.color = color;
^
2 errors這表明這兩個(gè)變量此時(shí)已經(jīng)被初始化。這表明規(guī)范構(gòu)造函數(shù)始終負(fù)責(zé)設(shè)置記錄的實(shí)例變量。所以我們只需要?jiǎng)h除不必要的行：
public Photo(String format, boolean color, String msg) {
this(format, color);
if (format.length() < 5) throw new IllegalArgumentException(msg);
}
在這一點(diǎn)上，我們將能夠Photo使用規(guī)范構(gòu)造函數(shù)和非規(guī)范構(gòu)造函數(shù)從記錄創(chuàng)建對(duì)象。例如：
var photo1 = new Photo("Photo 1" , true); // canonical constructor
System.out.println(photo1);
var photo2 = new Photo("Photo 2" , false, "Error!"); // non-canonical constructor
System.out.println(photo2);
var photo3 = new Photo("Photo" , true, "Error!"); // non-canonical constructor
System.out.println(photo3);前面的代碼將打印輸出：
Photo[format=Photo 1, color=true]
Photo[format=Photo 2, color=false]
Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: Error!
at Photo.<init>(Photo.java:8)
at TestRecordConstructors.main(TestRecordConstructors.java:7)何時(shí)使用記錄
何時(shí)使用記錄而不是類應(yīng)該已經(jīng)很清楚了。如上所述，記錄旨在表示不可變的數(shù)據(jù)容器。記錄不能總是用來(lái)代替類，尤其是當(dāng)這些類主要定義業(yè)務(wù)方法時(shí)。
然而，軟件的本質(zhì)是進(jìn)化。因此，即使我們創(chuàng)建一個(gè)記錄來(lái)表示一個(gè)不可變數(shù)據(jù)的容器，也不一定有一天將其轉(zhuǎn)換為一個(gè)類是不合適的。應(yīng)該引導(dǎo)我們更喜歡以類的形式重寫(xiě)記錄的一個(gè)線索是，當(dāng)我們添加了太多方法或擴(kuò)展了太多接口時(shí)。在這種情況下，值得詢問(wèn)記錄是否需要轉(zhuǎn)換為類。
由于其不可變的性質(zhì)，記錄非常適合密封接口。此外，它通常不代表聚合大量實(shí)例變量的概念。
記錄的概念似乎非常適合稱為 DTO（數(shù)據(jù)傳輸對(duì)象的首字母縮寫(xiě)詞）的設(shè)計(jì)模式的實(shí)現(xiàn)。
結(jié)論
這些記錄代表了 Java 語(yǔ)言向前邁出的重要一步。隨著時(shí)間的推移，這無(wú)疑是程序員最欣賞的新奇事物之一。事實(shí)上，他們將不再被迫添加Object通過(guò) IDE繼承的常用訪問(wèn)方法和方法實(shí)現(xiàn)。
無(wú)聊且通常心不在焉地執(zhí)行的操作，這也可能導(dǎo)致引入錯(cuò)誤。特別是，記錄使我們能夠?qū)Ｗ⒂跀?shù)據(jù)的設(shè)計(jì)，而無(wú)需深入了解實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，我們始終可以對(duì)其進(jìn)行自定義。此外，記錄的不可變特性將指導(dǎo)我們編寫(xiě)更簡(jiǎn)單、更高效的程序。
