85. Java Record 深入解析：构造函数、访问器、序列化与实际应用

85. Java Record 深入解析：构造函数、访问器、序列化与实际应用

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第一部分：构造函数（Constructor）

1. 记录的构造函数定义

大家好，今天我们来深入学习 Java 的 Record（记录）类型。🚀

在 Java 中，Record是一种特殊的类，主要用于存储数据。每个Record都会自动生成构造函数、toString()、equals()、hashCode() 方法，使其非常适合用作数据载体。

我们可以为一个 Record 自定义构造函数，只要这个构造函数调用了该Record的主构造函数（canonical constructor）。

来看看下面的例子：

public record State(String name, String capitalCity, List<String> cities) {// 紧凑构造函数（Compact Constructor）public State {cities = List.copyOf(cities); // 创建不可变列表，防止外部修改}// 无城市列表的构造函数public State(String name, String capitalCity) {this(name, capitalCity, List.of());}// 变长参数的构造函数public State(String name, String capitalCity, String... cities) {this(name, capitalCity, List.of(cities));}
}

🔹 这里的关键点：

• 紧凑构造函数（Compact Constructor）不需要显式列出参数，它的作用是在构造过程中做一些额外处理，比如这里的 List.copyOf(cities)，确保 cities 不可变。
• 重载构造函数：我们定义了两个额外的构造函数，一个用于不包含 cities 的情况，另一个允许使用 可变参数（varargs） 传递城市名称。
• this() 调用：在 Java 中，构造函数的第一行必须调用同一个类的另一个构造函数或 super()。

💡 示例应用场景： 假设你的程序中有一个 State 对象，它存储了某个州的名字、首府，以及一些城市信息。你希望：

1. 确保城市列表不会在外部被修改。
2. 允许用户创建不含城市列表的 State 对象。
3. 允许用户直接传入多个城市名称，而不是自己创建 List<String>。

这时，多个构造函数的设计就能满足不同的需求！ ✅

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第二部分：访问器（Accessor）

2.1 记录的默认访问器

💡 大家还记得吗？ 记录类型会自动生成访问器（accessor），即字段名相同的方法。

比如：

public record Point(int x, int y) {}

这个 Point 记录会自动生成两个方法：

public int x() { return x; }
public int y() { return y; }

这样，我们可以直接调用 point.x() 和 point.y() 获取值。

2.2 自定义访问器

有时候，默认的访问器不够用，比如 State 记录中，如果没有在构造函数中做防御性拷贝，我们可以在访问器中返回一个不可变副本：

public List<String> cities() {return List.copyOf(cities);
}

这样，每次访问 cities() 时都会返回一个不可变的列表，避免外部修改原始数据。

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第三部分：记录的序列化（Serialization）

如果需要让 Record 支持序列化（Serialization），只需实现 Serializable 接口：

public record State(String name, String capitalCity, List<String> cities) implements Serializable {}

但是，要注意：

1. 不能使用 writeObject() 和 readObject() 方法自定义序列化行为。
2. 不能实现 Externalizable。
3. 反序列化时，始终会调用 主构造函数（Canonical Constructor），确保所有的校验逻辑都会被执行。

💡 示例场景： 如果你的应用程序需要在不同服务之间传输 State 对象，使用 Record 可以确保数据一致性，防止意外修改。

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第四部分：实际应用案例（Use Case）

4.1 计算拥有最多城市的州

假设我们有一个 City 记录和 Zhou 记录：

public record City(String name, Zhou state) {}
public record Zhou(String name) {}

我们有一个 List<City>，需要找到拥有最多城市的州。

第一步：构建（Histogram）

List<City> cities = List.of(new City("New York", new Zhou("NY")),new City("Los Angeles", new Zhou("CA")),new City("San Francisco", new Zhou("CA"))
);Map<Zhou, Long> numberOfCitiesPerState =cities.stream().collect(Collectors.groupingBy(City::state, Collectors.counting()));System.out.println(numberOfCitiesPerState);

这里，我们用 Collectors.groupingBy() 来计算每个州的城市数量。

1. 初始化空列表

List<City> cities = List.of();

• 作用：创建一个不可变的空列表，类型为 City。
• 特点：
  • Java 9+ 支持的工厂方法，语法简洁。
  • 列表一旦创建，无法添加或删除元素（不可变）。

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2. 流操作与分组统计

Map<Zhou, Long> numberOfCitiesPerState =cities.stream().collect(Collectors.groupingBy(City::state, Collectors.counting()));

• 流程分解：
  1. cities.stream()：将列表转换为流（Stream），以便进行链式操作。
  2. collect(Collectors.groupingBy(...))：使用收集器对流元素进行分组统计。
     • City::state：分组依据为 City 对象的 state 属性（即州）。
     • Collectors.counting()：统计每个分组的元素数量。
• 结果：
  • 返回一个 Map<Zhou, Long>，键是州对象，值是该州的城市数量。
  • 示例：若有 3 个城市属于 “California” 州，则 Map 中会有键值对 California → 3L。

第二步：找到最多城市的州

Map.Entry<State, Long> stateWithTheMostCities =numberOfCitiesPerState.entrySet().stream().max(Map.Entry.comparingByValue()).orElseThrow();

但这样写可读性不高，因为 Map.Entry<State, Long> 只是个键值对，缺乏语义信息。

第三步：使用 Record 提升可读性

我们可以定义一个新的 Record，表示 “某个州及其城市数量”：

record NumberOfCitiesPerState(Zhou state, long numberOfCities) {public NumberOfCitiesPerState(Map.Entry<State, Long> entry) {this(entry.getKey(), entry.getValue());}public static Comparator<NumberOfCitiesPerState> comparingByNumberOfCities() {return Comparator.comparing(NumberOfCitiesPerState::numberOfCities);}
}

然后，优化 max() 代码，使其更具可读性：

NumberOfCitiesPerState stateWithTheMostCities =numberOfCitiesPerState.entrySet().stream().map(NumberOfCitiesPerState::new).max(NumberOfCitiesPerState.comparingByNumberOfCities()).orElseThrow();

✅ 优势：

• 代码更加清晰，NumberOfCitiesPerState 让业务逻辑一目了然。
• 避免直接操作 Map.Entry，提高可读性和可维护性。

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✨ 总结

1. 记录类（Record） 适用于不可变数据模型。
2. 自定义构造函数 可增强安全性，如防御性拷贝。
3. 访问器方法 可定制逻辑，增强封装。
4. 序列化时，主构造函数始终被调用，保证一致性。
5. 使用 Record 提高代码可读性和业务逻辑清晰度。