8.1　集合工厂

Java 9引入了一些新的方法，可以很简便地创建由少量对象构成的Collection。首先，我们会探讨为什么程序员需要新方法，然后会介绍如何使用新的工厂方法创建对象。

先来回顾一下如何使用Java创建一个由少量元素构成的列表。譬如，你想要收集准备一起度假的朋友的名字。下面是一种实现方法：

  1. List<String> friends = new ArrayList<>();
  2. friends.add("Raphael");
  3. friends.add("Olivia");
  4. friends.add("Thibaut");

不过，这种方式很冗长，仅仅为了保存三个人名就写了这么多代码！实现同样的功能，更简洁的方式是使用 Arrays.asList()工厂方法：

  1. List<String> friends
  2.     = Arrays.asList("Raphael", "Olivia", "Thibaut");

通过上面的代码，你创建了一个固定大小的列表，列表的元素可以更新，但不能增加或者删除。如果你尝试向其中添加元素，JVM就会抛出一个UnsupportedModificationException异常。使用Set方法更新元素是允许的，如下所示：

  1. List<String> friends = Arrays.asList("Raphael", "Olivia");
  2. friends.set(0, "Richard");
  3. friends.add("Thibaut");       ←---- 抛出一个UnsupportedModificationException异常

这种行为让人有点儿意外，不过也可以解释，因为通过工厂方法创建的Collection的底层是大小固定的可变数组。

那么创建Set也有工厂方法吗？非常抱歉，目前Java中还没有Arrays.asSet()这种工厂方法，你得通过别的方法实现类似的效果。譬如，你可以向HashSet的构造器传递一个列表，如下所示：

  1. Set<String> friends "
  2.     = new HashSet<>(Arrays.asList("Raphael", "Olivia", Thibaut"));

或者，你还可以使用Stream API：

  1. Set<String> friends
  2.     = Stream.of("Raphael", "Olivia", "Thibaut")
  3.             .collect(Collectors.toSet());

然而，这两种方案都并非完美，背后都有不必要的对象分配。此外，还得注意，你最终得到的是一个可变的Set。

那Map呢？目前还没有优雅的方式来创建小规模的Map，不过别担心，Java 9新增的工厂方法可以简化小规模List、Set或者Map的创建。

让我们开始探索Java中创建集合的新方法吧。首先从List的新特性入手。

集合常量

包括Python、Groovy在内的多种语言都支持集合常量，你可以通过譬如[42, 1, 5]这样的语法格式创建含有三个数字的集合。Java并没有提供集合常量的语法支持，原因是这种语言上的变化往往伴随着高昂的维护成本，并且会限制将来可能使用的语法。与此相反，Java 9通过增强Collection API，另辟蹊径地增加了对集合常量的支持。

8.1.1　List工厂

通过工厂方法List.of可以非常容易地创建一个列表，例如：

  1. List<String> friends = List.of("Raphael", "Olivia", "Thibaut");
  2. System.out.println(friends);       ←---- [Raphael, Olivia, Thibaut]

不过，你可能会发现一些比较奇怪的情况。试着往你的朋友列表里添加一个元素：

  1. List<String> friends = List.of("Raphael", "Olivia", "Thibaut");
  2. friends.add("Chih-Chun");

执行这段代码时，你会遇到一个java.lang.UnsupportedOperationException异常。事实上，你刚刚创建的这个列表是一个只读列表。如果你试着使用set()方法替换它的一个成员，也会抛出一个类似的异常。所以，你也不能通过调用set修改它。不过，这种限制是好事，因为它可以保护你的集合，以免被意外地修改。你依然能够创建一个由可变元素构成的列表。如果你需要一个可变列表，也可以通过手动创建。最后，请留意一点，为了避免不可预知的缺陷，同时以更紧凑的方式存储内部数据，不要在工厂方法创建的列表中存放null元素。

重载（overloading）和变参（vararg）

如果你进一步审视List接口，会发现List.of包含了多个重载的版本，包括：

  1. static <E> List<E> of(E e1, E e2, E e3, E e4)
  2. static <E> List<E> of(E e1, E e2, E e3, E e4, E e5)

你可能想知道Java API为什么不提供一个使用可变参数的方法，像下面这样接受任意数目的元素：

  1. static <E> List<E> of(E… elements)

“知其然，更要知其所以然”，变参版本的函数需要额外分配一个数组，这个数组被封装于列表中。使用变参版本的方法，你就要负担分配数组、初始化以及最后对它进行垃圾回收的开销。使用定长（最多为10个）元素版本的函数，就没有这部分开销。注意，如果使用List.of创建超过10个元素的列表，这种情况下实际调用的还是变参类型的函数。类似的情况也会出现在Set.of和Map.of中。

可能你会问能不能使用Stream API而不是新的集合工厂方法来创建这种列表。毕竟前面章节里曾经使用收集器的Collectors.toList()方法将流转换为了列表。我的建议是除非你需要进行某种形式的数据处理并对数据进行转换，否则应该尽量使用工厂方法。工厂方法使用起来更简单，实现也更容易，并且在大多数情况下就够用了。

现在，你应该已经了解了List新引入的工厂方法，接下来继续讨论Set。

8.1.2　Set工厂

你可以用类似于List.of的方式，创建列表元素的不可变Set集合：

  1. Set<String> friends = Set.of("Raphael", "Olivia", "Thibaut");
  2. System.out.println(friends);       ←---- [Raphael,Olivia, Thibaut]

如果你试图使用一个包含重复元素的列表创建Set，就会收到一个IllegalArgumentException异常。这个异常反映了Set这种数据结构所遵守的原则，即它所包含的所有元素都是唯一的：

  1. Set<String> friends = Set.of("Raphael", "Olivia", "Olivia");       ←---- java.lang.IllegalArgumentException:重复元素：Olivia

Java语言中另一种流行的数据结构是Map。接下来会学习创建Map的新方法。

8.1.3　Map工厂

跟创建List和Set比较起来，创建Map稍显复杂，因为你需要同时传递键和值。Java 9中提供了两种初始化一个不可变Map的方式。你可以使用工厂方法Map.of，该方法交替地以列表中的元素作为键和值，如下所示：

  1. Map<String, Integer> ageOfFriends
  2.     = Map.of("Raphael", 30, "Olivia", 25, "Thibaut", 26);
  3. System.out.println(ageOfFriends);       ←---- {Olivia=25, Raphael=30, Thibaut=26}

如果你只需要创建不到10个键值对的小型Map，那么使用这种方法比较方便。如果键值对的规模比较大，则可以考虑使用另外一种叫作Map.ofEntries的工厂方法，这种工厂方法接受以变长参数列表形式组织的Map.Entry对象作为参数。使用第二种方法，你需要创建额外的对象，从而实现对键和值的封装，如下所示：

  1. import static java.util.Map.entry;
  2. Map<String, Integer> ageOfFriends
  3.     = Map.ofEntries(entry("Raphael", 30),
  4.                     entry("Olivia", 25),
  5.                     entry("Thibaut", 26));
  6. System.out.println(ageOfFriends);       ←---- {Olivia=25, Raphael=30, Thibaut=26}

Map.entry是一个新的用于创建Map.Entry对象的工厂方法。

测验8.1

以下代码片段的输出是什么？

  1. List<String> actors = List.of("Keanu", "Jessica")
  2. actors.set(0, "Brad");
  3. System.out.println(actors)

答案：执行该代码片段会抛出一个UnsupportedOperationException异常，因为由List.of方法构造的集合对象是不可修改的。

至此，我们已经介绍完了Java 9中新引入的用于创建集合对象的工厂方法，使用工厂方法创建集合非常简单。不过在实际项目中，你还是需要对集合进行处理。下一节会介绍List和Set的几个新的增强功能，这些功能别出心裁地将一些通用处理模式抽象出来，极大地方便了集合的处理。