Java Record 与 Class：深入剖析与最佳实践

简介

在 Java 编程语言中，类（class）一直是构建对象和定义行为的核心结构。随着 Java 14 引入了记录（record）类型，开发人员有了一种新的、更简洁的方式来创建不可变的数据载体对象。本文将深入探讨 Java record 和 class 之间的差异，包括它们的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，帮助读者在不同场景下做出更合适的选择。

基础概念

Class

类是 Java 中面向对象编程的基本构建块。它定义了对象的属性（成员变量）和行为（方法）。一个类可以包含各种类型的成员，如实例变量、静态变量、构造函数、方法以及内部类等。类可以继承其他类，实现接口，具有丰富的面向对象特性，如多态、封装和继承。

Record

记录（record）是 Java 14 引入的一种特殊的引用类型，用于创建不可变的数据载体对象。它本质上是一种紧凑的语法糖，用于创建具有固定属性集、不可变且具有值语义的类。Record 类型自动生成构造函数、访问器方法、equals()、hashCode() 和 toString() 方法，减少了样板代码。

使用方法

定义 Class

下面是一个简单的 Java 类的定义示例：

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    // 构造函数
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 访问器方法
    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    // 重写 toString 方法
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

定义 Record

使用 record 定义相同功能的类则更加简洁：

public record Person(String name, int age) {}

在这个 record 定义中，Java 会自动生成以下内容： - 一个包含所有参数的构造函数。 - 访问 name 和 age 的访问器方法（getName() 和 getAge()）。 - equals()、hashCode() 和 toString() 方法的实现。

常见实践

数据封装与访问

在 class 中，通常将成员变量声明为 private，并通过 public 的访问器方法（getter 和 setter）来访问和修改这些变量。这提供了数据封装，确保数据的安全性和一致性。

Person person = new Person("Alice", 30);
String name = person.getName();
int age = person.getAge();

在 record 中，由于其不可变性，只有访问器方法（getter），没有 setter 方法。数据在创建时就被固定下来。

Person person = new Person("Bob", 25);
String name = person.name();
int age = person.age();

不可变性

record 类型天生就是不可变的，一旦创建了 record 对象，其属性值就不能被修改。这对于多线程环境下的数据安全性非常重要。

Person person = new Person("Charlie", 35);
// 以下代码会编译错误，因为 record 是不可变的
// person.setName("David");

class 可以通过将成员变量声明为 final 并避免提供 setter 方法来实现不可变，但这需要开发人员手动维护。

public class ImmutablePerson {
    private final String name;
    private final int age;

    public ImmutablePerson(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

构造函数与初始化

在 class 中，构造函数可以进行复杂的初始化逻辑，包括验证参数、设置默认值等。

public class ComplexPerson {
    private String name;
    private int age;

    public ComplexPerson(String name, int age) {
        if (name == null || name.isEmpty()) {
            throw new IllegalArgumentException("Name cannot be null or empty");
        }
        if (age < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Age cannot be negative");
        }
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 访问器方法
    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

record 也可以有构造函数，但由于其简洁性，通常用于简单的数据初始化。如果需要复杂的初始化逻辑，可以使用紧凑构造函数（Compact Constructor）。

public record ComplexPerson(String name, int age) {
    public ComplexPerson {
        if (name == null || name.isEmpty()) {
            throw new IllegalArgumentException("Name cannot be null or empty");
        }
        if (age < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Age cannot be negative");
        }
    }
}

最佳实践

何时使用 Class

需要复杂行为和继承：如果类需要包含复杂的业务逻辑、方法重载、继承其他类或实现多个接口，class 是更好的选择。例如，创建一个图形类层次结构，其中不同的图形（如圆形、矩形）具有不同的绘制方法和属性。
可变对象：当需要创建可变对象，即对象的状态可以在其生命周期内改变时，使用 class。例如，一个表示银行账户的类，账户余额可以随着存款和取款操作而变化。

何时使用 Record

简单数据载体：如果类主要用于存储和传递简单的数据，并且不需要复杂的行为，record 是一个很好的选择。例如，一个表示坐标点的类，只包含 x 和 y 坐标。
不可变数据：当数据需要保持不可变时，record 提供了一种简单而安全的方式来实现。例如，在多线程环境中传递配置参数时，使用 record 可以确保参数不会被意外修改。

小结

Java record 和 class 都有各自的用途和优势。class 提供了丰富的面向对象特性，适用于复杂的业务逻辑和可变对象的场景；而 record 则以简洁的语法和不可变性，成为简单数据载体和不可变数据的理想选择。开发人员应根据具体的需求和场景，合理选择使用 record 或 class，以提高代码的可读性、可维护性和性能。

参考资料

希望本文能帮助你更好地理解和使用 Java record 和 class。如果你有任何问题或建议，欢迎在评论区留言。