设计模式学习笔记 - 开源实战三（上）：借助Google Guava学习和开发通用功能模块

概述

前几篇文章，我们拿 Unix 这个超级大型开源软件开发作为因子，从代码设计编写和研发管理两个角度，讲了如何应对大型复杂项目的开发。接下来，我们再讲一下 Google 开源的 Java 开发库 Google Guava。

Google Guava 是一个非常成功、非常受欢迎的开源项目。在Java 项目开发中应用很广泛。当然，我们并不会讲解其中的每个类、接口如何使用，而是重点讲解其背后蕴含的设计思想、使用的设计模式。因内容较多，我们分三章进行讲解。

• 第一篇，对 Google Guava 做一个简单的介绍，并借此讲一下如何开发一个通用的功能模块。
• 第二篇，讲 Google Guava 中用到的几种设计模式，会补充讲解之前没有讲到的 Immutable 模式。
• 第三篇，借 Google Guava 补充讲解三大编程范式中的最后一个：函数式编程。

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Google Guava 介绍

Google Guava 是 Google 公司内部 Java 开发工具库的开源版本。Google 内部的很多 Java 项目都在使用它。它提供了一些 JDK 没有提供的功能，以及对 JDK 已有功能的增强功能。其中包括：集合（Collections）、缓存（Caching）、原生类型支持（Primitives Support）、并发库（Concurrency Libraries）、通用注解（Common Annotation）、字符串处理（String Processing）、数学计算（Math）、I/O、事件总线（EventBus）等等。

下图是截取了 Google Guava 的包结构图，这样你看起来更加直观些。

JDK 的全称是 Java Development Kit。它本身就是 Java 提供的工具类库。那现在请你思考一下，既然有了 JDK，为什么 Google 还要开发一套新的类库 Google Guava？是否有重复造轮子？两者的差异化在哪里？

带着这个问题，结合 Google Guava，我们来学习如何在业务开发中，发现通用的功能模块，以及如何将它们开发成类库、框架或者功能组件。

如何发现通用的功能模块？

很多人觉得做业务开发没有挑战，实际上，做业务开发也会涉及很多非业务功能的开发，比如我们前面讲到的 ID 生成器、性能计数器、EventBus、DI 容器，以及后面会讲到的限流框架、幂等框架、灰度组件。关键在于，我们要有善于发现、善于抽象的能力，并且具有扎实的设计、开发能力，能够发现这些非业务的、可复用的功能点，并且从业务逻辑中将其解耦抽象出来，设计并开发成独立的功能模块。

在我看来，在业务开发中，跟业务无关的通用功能模块，常见的一般有三类：类库（Library）、框架（framework）、功能组件（component）。

其中，Google Guava 属于类库，提供一组 API 接口。EventBus、DI 容器属于框架，提供骨架代码，能让业务开发人员聚焦在业务开发部分，在预留的扩展点里填充业务代码。ID 生成器、性能计数器属于功能组件，提供一组特殊功能的 API 接口，有点类似类库，但功能更加聚焦和重量级，比如 ID 生成器有可能会依赖 Redis 等外部系统，不像类库那么简单。

前面提到的限流、幂等、灰度，到底是属于框架还是属于功能组件，要视具体情况而定。如果业务代码嵌套在它里面的开发，那就可以称他们为框架。如果他们只是开放 API 接口，供业务系统调用，那就可以称它们为组件。不过，叫什么也没有太大关系，不必过于深究。

到底该如何发现项目中的这些通用的功能模块呢？

实际上，不管是类库、框架还是功能组件，这些通用功能模块都有两个最大的特点：复用和业务无关。Google Guava 就是一个典型的例子。

如果没有复用场景，那就没有必要抽离出来，设计成独立模块。如果与业务有关又可复用，大部分情况下会设计成独立的系统（比如微服务），而不是类库、框架或功能组件。所以，如果你负责开发的代码，与业务无关并且可能会被复用，那你就可以考虑将它独立出来，开发成类库、框架、功能组件等功能模块。

除了业务开发团队之外，很多公司还有一些基础架构团队，他们除了开发类库、框架、通用组件外，也会开发一些通用的系统、中间件，比如，Google MapReduce、Kafka 消息中间件、监控系统、分布式调用链追踪系统等。

如何开发通用的功能模块？

当我们发现了通用功能模块的开发需求之后，如何将它们设计开发成一个优秀的类库、框架或者功能组件呢？

本章先不讲具体的开发技巧，先讲一些更普适的开发思想。我觉得有了这些，你应该更容易理解后面的内容。

作为通用的类库、框架、功能组件，我们希望开发出来之后，不仅仅是自己项目使用，还能用在其他团队的项目中，甚至可以开源出来供更多人所用，这样才能发挥它更大的价值，构建自己的影响力。

所以，对于这些类库、框架、功能组件的开发，我们不能闭门造车，要把它们当做 “产品” 来开发。这个产品是一个 “技术产品”，我们的目标用户是 “程序员”，解决他们的 “开发痛点”。我们要多换位思考，站在用户的角度上，来想他们到底想要什么样的功能。

对于一个技术产品来说，尽管 BUG 少、性能好等技术指标至关重要，但是否易用、易集成、易插拔、文档是否全面、是否容易上手等，这些产品素质也非常重要，甚至还能起到决定性作用。往往是这些很容易忽视、不被重视的东西，会决定一个技术产品能够在众多的同类中脱颖而出。

具体到 Google Guava，它是一个开发类库，目标用户是 Java 开发工程师，解决用户主要痛点是，相对于 JDK，提供更多的工具类，简化代码编写，比如，它提供了用来判断 null 值的 Preconditions 类；Spliter、Joiner、CharMatcher 字符串处理类；Multisets、Multimaps、Tables 等更丰富的 Collections 类等等。

它的优势有这样几点：

• 第一，由 Google 管理、长期维护，经过充分的单元测试，代码质量有保证；
• • 第二，可靠、性能好、高度优化，比如 Google Guava 提供的 Immutable Collections 要比 JDK 的 unmodifiableCollection 性能好；
• 第三，全面、完善的文档，容易上手，学习成本低。

刚刚讲的是 “产品意识”，再来讲讲 “服务意识”。对于程序员来说，这点可能比 “产品意识” 更加欠缺。

• 首先，从心态上，别的团队使用我们开发出来的技术产品，我们要学会感谢。这点很重要。心态不同了，做起事来就会有微妙的不同。
• 其次，除了写代码，我们还要有抽出大量时间答疑、充当客服角色的心理准备。有了这个心理准备，别的团队的人在问你问题时，你也就不会很烦了。

相对于业务代码来说，开发这种被多处复用的通用代码，对代码质量的要求更高些，因为这些项目的影响面更大，一旦出现 bug，会牵连很多系统或其他项目。特别是如果你要把项目开源，影响就更大了。所以，这类项目的代码质量一般都很好，开发这类项目对代码能力的锻炼也更大。这也是我经常推荐别人通过阅读著名开源项目、参与开源项目来提高技术的原因。

具体到 Google Guava，它是 Google 员工开发的，单元测试很完善，注释写的很规范，代码写的也很好，可以书说是学习 Google 开发经验的一手资料，建议如果你有时间的话，可以认真阅读一下它的代码。

尽管开发这些通用功能模块更加锻炼技术，但我们也不要重复造轮子，能复用的尽量复用。而且，在项目中，如果你想要把所有的通用功能都开发为独立的类库、框架、组件，这就有点大动干戈了，有可能会得不到领导的支持。毕竟从项目中奖这部分呢通用功能独立出来开发，比起作为项目的一部分开开发，会更加耗时。

所以，我建议初期先把这些通用的功能作为项目的一部分来开发。不过，在开发时，我们要做好模块化工作，将它们尽量跟其他模块划清接线，通过接口、扩展点等松耦合方式跟其他模块交互。等到时机成熟了，我们再将它从项目中剥离出来。因为之前模块化做的好，耦合度低，剥离出来的成本也就不会很高。

总结

做业务开发也会涉及很多非业务功能的开发。要有善于发现、善于抽象的能力，并且具有扎实的设计、开发能力，能够发现这些非业务、可复用的功能点，并且从业务逻辑中将其解耦抽象出来，设计并开发成独立的功能模块，比如类库、框架、功能组件。

实际上，不管是类库、框架还是功能组件，这些通用功能模块最大的两个特点就是复用和业务无关。如果你开发的这块代码，跟业务无关且可能互被复用，那就可以考虑将它独立出来，开发成类库、框架、功能组件等。

当我们发现了通用功能模块的开发需求之后，如何将它设计开发成一个优秀的类库、框架、或功能组件呢？本章，我讲了一些更普适的开发思想，比如产品意识、服务意识、代码质量意识、不要重复造轮子等。

此外，特别建议你去阅读一下 Google Guava 的开源代码。它的代码不复杂，很容易读懂，不会有太大的阅读负担，但它是你获取 Google 公司开发经验的一手资料，特别是在单元测试、编码规范等方面。