构造函数沉思录
by dreamhead
at 2012-04-23 13:23:00
original http://dreamhead.blogbus.com/logs/207936339.html
缘起
构造函数，是由C++引入主流程序世界的，其用意是在《C++语言的设计与演化》如是表达：
它建立起其它成员函数进行操作的环境基础。
在很早的一篇blog《对象的声明》中，我曾探讨过构造函数的来龙去脉。对于面向对语言而言，构造函数似乎是标配。
一个语言特性，一旦被扔到真实世界，随之而来的是，其使用往往会超出其设计者的初衷，构造函数亦是如此。
事实上，通过前面C++之父的描述，我们依然很难定位构造函数的准确用法。所以，我们常常看到许多人把诸多操作强塞入构造函数，造成构造函数极为复杂，进而关于导致了一些复杂的语法讨论，比如如何处理构造函数抛出的异常。
这里要讨论的是构造函数的另一个常见问题。
重载构造函数
同样是在《C++语言的设计与演化》里，有这样一段描述：
观察发现，允许定义多个构造函数很有价值，因此这也就成了C++重载机制的一个重要应用方面。
是的，我要说的就是构造函数重载。构造函数可以重载，Java和C#也拿了过来，这似乎成了一种约定俗成。
在实际应用中，有不少人会这么做：给一个类创建多个构造函数，有的初始化了全部的字段/成员变量，有的只初始化诸多字段/成员变量中的几个。下面便是一个例子：
public Image(URL url, Tag tag) {
this.url = url;
this.tag = tag;
}
public Image(URL url) {
this.url = url;
}
这么做的原因通常是，初写这些代码时，这些构造函数要用在不同的场合下。比如，在产品代码中，我们需要的可能是一个完整的对象，而在测试代码中，针对要测试的内容，我们只要设置几个字段即可。
但是，因为它们都是构造函数，名字完全一致，其最初的意图无法体现，后来的人看到这样的函数，图省事，便拿过来用。随后一些初始化不完整的对象就出现在系统中。随着系统的不断演进，残缺的对象在很多情况下就会出问题，于是，为了修补，我们再向代码里添加一些setter。与setter相伴的往往是，可变（mutable）对象的出现。而许多系统的状态不稳定就是由各种可变对象造成（这也是一个值得讨论的话题）。貌似很简单的构造函数蕴含着诸多的问题。
就这个问题而言，可以怎样解决呢？
一种常见的解决方案是，类只提供一个完整的构造函数，至于其它部分，则采用工厂方法完成。比如上面的例子，对Image类，我们只有一个构造函数：
public Image(URL url, Tag tag) {
this.url = url;
this.tag = tag;
}
如果在测试里用到，就为它创建一个工厂方法：
class ImageForTestFactory {
public static Image createImageWithURL(URL url) {
return new Image(url, null);
}
}
Image的第二个参数Tag，这里就简单的设置为null，事实上，我们可以根据需要进行设置。比如，我们需要所有的字段都不能为空，这里就可以提供一个缺省的Tag。这段代码的使用者根本无需顾及Tag究竟是怎样。
工厂方法很大的一个价值，便在于它提供了名字，表明意图。名字到底有多大价值，如果你对整洁代码（Clean Code）有所追求，便就会发现，关于整洁代码的讨论，第一个要讨论的东西便是命名。
事实上，这些做法并不如何特殊，《Effective Java》第二版，开篇讨论的就是这样的问题。条款1就是“考虑以静态工厂方法代替构造函数”。这个条款里面建议的方案更加激进，建议将构造函数设置为private。这样一来，人们就完全没有机会使用该类的构造函数，只能通过其提供的工厂方法构造对象：
class Image {
private Image(URL url, Tag tag) {
this.url = url;
this.tag = tag;
}
public static Image createNewImage(URL url, Tag tag) {
return new Image(url, null);
}
...
}
另外一种值得考虑的做法是，采用builder模式。《Effective Java》第二版的条款2给出了更详细的解释。所以，如果类里有多于一个的构造函数，那么请考虑其它方式代替。
无构造函数的Go
顺着这个思路，再进一步，我们完全可以写出“除本类之外，没有new本类对象的代码”。换句话说，如果不是语言层面有所限制，我们完全可以抛弃构造函数，而事实上，Go语言就这么做了。
在Go语言里，如果我们要构造一个对象可以这么做：
type Person struct {
name string
}
func NewPerson(name string)(*Person) {
p := new(Person)
p.name = name
return p
}
在语法上，Go语言本身并没有类，但从C/C++的年代我们就知道，struct和class本质是一样的。所以，实际上，NewPerson就是一个构造函数，它负责初始化了Person的相关字段。构造一个对象的方法就可以这样：
p := NewPerson("dreamhead")
从本质上说，NewPerson就是一个工厂方法。当然，Go语言之所以可以这么做，因为其struct的所有字段都是public，可以自由访问，在面向对象程序设计语言中，恐怕没那么简单。或许，抛开构造函数的做法，让我们一下子回归到了最初的年代，但同之前模糊的印象不同，如今我们对构造的概念有了全新的理解。我们依然要构造对象，只是不再依赖于构造函数而已。
是时候反思一下构造函数了。C++设计于80年代，那时候，设计模式还不是主流，那时候，编写代码更多强调的是功能，而非整洁。