Google Guava，優秀的腳手架
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01、前世今生
你好呀，我是 Guava。
1995 年的時候，我的“公明”哥哥——Java 出生了。經過 20 年的發展，他已經成為世界上最流行的編程語言了，請允許我有失公允的把“之一”給去了。
雖然他時常遭受著各種各樣的吐槽，但他始終沒有停下前進的腳步。除了他本身的不斷進化，圍繞著他的大大小小的兄弟們也在不斷地更新迭代。我正是在這樣的背景下應運而生的，我簡單易用，對我大哥是一個非常好的補充，可以說，只要你有使用我哥作為開發語言的項目，幾乎都能看到我的身影。
我由 Google 公司開源，目前在 GitHub 上已經有 39.9k 的鐵粉了，由此可以證明我的受歡迎程度。
我的身體里主要包含有這些常用的模塊：集合 [collections] 、緩存 [caching] 、原生類型支持 [primitives support] 、并發庫 [concurrency libraries] 、通用注解 [common annotations] 、字符串處理 [string processing] 、I/O 等。新版的 JDK 中已經直接把我引入了，可想而知我有多優秀，忍不住驕傲了。
這么說吧，學好如何使用我，能讓你在編程中變得更快樂，寫出更優雅的代碼!
02、引入 Guava
如果你要在 Maven 項目使用我的話，需要先在 pom.xml 文件中引入我的依賴。
- <dependency>
- <groupId>com.google.guava</groupId>
- <artifactId>guava</artifactId>
- <version>30.1-jre</version>
- </dependency>
一點要求，JDK 版本需要在 8 以上。
03、基本工具
Doug Lea，java.util.concurrent 包的作者，曾說過一句話：“null 真糟糕”。Tony Hoare，圖靈獎得主、快速排序算法的作者，當然也是 null 的創建者，也曾說過類似的話：“null 的使用，讓我損失了十億美元。”鑒于此，我用 Optional 來表示可能為 null 的對象。
代碼示例如下所示。
- Optional<Integer> possible = Optional.of(5);
- possible.isPresent(); // returns true
- possible.get(); // returns 5
我大哥在 JDK 8 中新增了 Optional 類，顯然是從我這借鑒過去的，不過他的和我的有些不同。
- 我的 Optional 是 abstract 的，意味著我可以有子類對象;我大哥的是 final 的，意味著沒有子類對象。
- 我的 Optional 實現了 Serializable 接口，可以序列化;我大哥的沒有。
- 我的一些方法和我大哥的也不盡相同。
使用 Optional 除了賦予 null 語義，增加了可讀性，最大的優點在于它是一種傻瓜式的防護。Optional 迫使你積極思考引用缺失的情況，因為你必須顯式地從 Optional 獲取引用。
除了 Optional 之外，我還提供了：
- 參數校驗
- 常見的 Object 方法，比如說 Objects.equals、Objects.hashCode，JDK 7 引入的 Objects 類提供同樣的方法，當然也是從我這借鑒的靈感。
- 更強大的比較器
04、集合
首先我來說一下，為什么需要不可變集合。
- 保證線程安全。在并發程序中，使用不可變集合既保證線程的安全性，也大大地增強了并發時的效率(跟并發鎖方式相比)。
- 如果一個對象不需要支持修改操作，不可變的集合將會節省空間和時間的開銷。
- 可以當作一個常量來對待，并且集合中的對象在以后也不會被改變。
與 JDK 中提供的不可變集合相比，我提供的 Immutable 才是真正的不可變，我為什么這么說呢?來看下面這個示例。
下面的代碼利用 JDK 的 Collections.unmodifiableList(list) 得到一個不可修改的集合 unmodifiableList。
- List list = new ArrayList();
- list.add("雷軍");
- list.add("喬布斯");
- List unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list);
- unmodifiableList.add("馬云");
運行代碼將會出現以下異常：
- Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
- at java.base/java.util.Collections$UnmodifiableCollection.add(Collections.java:1060)
- at com.itwanger.guava.NullTest.main(NullTest.java:29)
很好，執行 unmodifiableList.add() 的時候拋出了 UnsupportedOperationException 異常，說明 Collections.unmodifiableList() 返回了一個不可變集合。但真的是這樣嗎?
你可以把 unmodifiableList.add() 換成 list.add()。
- List list = new ArrayList();
- list.add("雷軍");
- list.add("喬布斯");
- List unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list);
- list.add("馬云");
再次執行的話，程序并沒有報錯，并且你會發現 unmodifiableList 中真的多了一個元素。說明什么呢?
Collections.unmodifiableList(…) 實現的不是真正的不可變集合，當原始集合被修改后，不可變集合里面的元素也是跟著發生變化。
我就不會犯這種錯，來看下面的代碼。
- List<String> stringArrayList = Lists.newArrayList("雷軍","喬布斯");
- ImmutableList<String> immutableList = ImmutableList.copyOf(stringArrayList);
- immutableList.add("馬云");
嘗試 immutableList.add() 的時候會拋出 UnsupportedOperationException。我在源碼中已經把 add() 方法廢棄了。
- /**
- * Guaranteed to throw an exception and leave the collection unmodified.
- *
- * @throws UnsupportedOperationException always
- * @deprecated Unsupported operation.
- */
- @CanIgnoreReturnValue
- @Deprecated
- @Override
- public final boolean add(E e) {
- throw new UnsupportedOperationException();
- }
嘗試 stringArrayList.add() 修改原集合的時候 immutableList 并不會因此而發生改變。
除了不可變集合以外，我還提供了新的集合類型，比如說：
- Multiset，可以多次添加相等的元素。當把 Multiset 看成普通的 Collection 時，它表現得就像無序的 ArrayList;當把 Multiset 看作 Map
- Multimap，可以很容易地把一個鍵映射到多個值。
- BiMap，一種特殊的 Map，可以用 inverse() 反轉BiMap
05、字符串處理
字符串表示字符的不可變序列，創建后就不能更改。在我們日常的工作中，字符串的使用非常頻繁，熟練的對其操作可以極大的提升我們的工作效率。
我提供了連接器——Joiner，可以用分隔符把字符串序列連接起來。下面的代碼將會返回“雷軍; 喬布斯”，你可以使用 useForNull(String) 方法用某個字符串來替換 null，而不像 skipNulls() 方法那樣直接忽略 null。
- Joiner joiner = Joiner.on("; ").skipNulls();
- return joiner.join("雷軍", null, "喬布斯");
我還提供了拆分器—— Splitter，可以按照指定的分隔符把字符串序列進行拆分。
- Splitter.on(',')
- .trimResults()
- .omitEmptyStrings()
- .split("雷軍,喬布斯,, 沉默王二");
06、緩存
緩存在很多場景下都是相當有用的。你應該知道，檢索一個值的代價很高，尤其是需要不止一次獲取值的時候，就應當考慮使用緩存。
我提供的 Cache 和 ConcurrentMap 很相似，但也不完全一樣。最基本的區別是 ConcurrentMap 會一直保存所有添加的元素，直到顯式地移除。相對地，我提供的 Cache 為了限制內存占用，通常都設定為自動回收元素。
如果你愿意消耗一些內存空間來提升速度，你能預料到某些鍵會被查詢一次以上，緩存中存放的數據總量不會超出內存容量，就可以使用 Cache。
來個示例你感受下吧。
- @Test
- public void testCache() throws ExecutionException, InterruptedException {
- CacheLoader cacheLoader = new CacheLoader<String, Animal>() {
- // 如果找不到元素，會調用這里
- @Override
- public Animal load(String s) {
- return null;
- }
- };
- LoadingCache<String, Animal> loadingCache = CacheBuilder.newBuilder()
- .maximumSize(1000) // 容量
- .expireAfterWrite(3, TimeUnit.SECONDS) // 過期時間
- .removalListener(new MyRemovalListener()) // 失效監聽器
- .build(cacheLoader); //
- loadingCache.put("狗", new Animal("旺財", 1));
- loadingCache.put("貓", new Animal("湯姆", 3));
- loadingCache.put("狼", new Animal("灰太狼", 4));
- loadingCache.invalidate("貓"); // 手動失效
- Animal animal = loadingCache.get("狼");
- System.out.println(animal);
- Thread.sleep(4 * 1000);
- // 狼已經自動過去，獲取為 null 值報錯
- System.out.println(loadingCache.get("狼"));
- }
- /**
- * 緩存移除監聽器
- */
- class MyRemovalListener implements RemovalListener<String, Animal> {
- @Override
- public void onRemoval(RemovalNotification<String, Animal> notification) {
- String reason = String.format("key=%s,value=%s,reason=%s", notification.getKey(), notification.getValue(), notification.getCause());
- System.out.println(reason);
- }
- }
- class Animal {
- private String name;
- private Integer age;
- public Animal(String name, Integer age) {
- this.name = name;
- this.age = age;
- }
- }
CacheLoader 中重寫了 load 方法，這個方法會在查詢緩存沒有命中時被調用，我這里直接返回了 null，其實這樣會在沒有命中時拋出 CacheLoader returned null for key 異常信息。
MyRemovalListener 作為緩存元素失效時的監聽類，在有元素緩存失效時會自動調用 onRemoval 方法，這里需要注意的是這個方法是同步方法，如果這里耗時較長，會阻塞直到處理完成。
LoadingCache 就是緩存的主要操作對象了，常用的就是其中的 put 和 get 方法了。
07、尾聲
上面介紹了我認為最常用的功能，作為 Google 公司開源的 Java 開發核心庫，個人覺得實用性還是很高的(不然呢?嘿嘿嘿)。引入到你的項目后不僅能快速的實現一些開發中常用的功能，而且還可以讓代碼更加的優雅簡潔。
我覺得適用于每一個 Java 項目，至于其他的一些功能，比如說散列、事件總線、數學運算、反射，就等待你去發掘了。
