Effective Java笔记（23）类层次优于标签类-优快云博客

有时可能会遇到带有两种甚至更多种风格的实例的类，并包含表示实例风格的标签( tag ）域。例如，以下面这个类为例，它能够表示圆形或者矩形：

class Figure{
    enum Shape { RECTANGLE, CIRCLE };
    final Shape shape;
    double length;
    double width;
    double radius;
    Figure(double radius) {
        shape = Shape.CIRCLE;
        this.radius = radius;
    }
    Figure(double length, double width) {
        shape = Shape.RECTANGLE;
        this.length = length;
        this.width = width;
    }
    double area() {
        switch(shape) {
            case RECTANGLE:
                return length * width;
            case CIRCLE:
                return Math.PI * (radius * radius);
            default:
                throw new AssertionError(shape);
        }
    }
}

这种标签类（ tagged class ）有许多缺点。它们中充斥着样板代码，包括枚举声明、标签域以及条件语句。由于多个实现乱七八糟地挤在单个类中，破坏了可读性。由于实例承担着属于其他风格的不相关的域，因此内存占用也增加了。域不能做成 final 的，除非构造器初始化了不相关的域，产生了更多的样板代码。构造器必须不借助编译器来设置标签域，并初始化正确的数据域：如果初始化了错误的域，程序就会在运行时失败。无法给标签类添加风格，除非可以修改它的源文件。如果一定要添加风格，就必须记得给每个条件语句都添加一个条件，否则类就会在运行时失败。最后，实例的数据类型没有提供任何关于其风格的线索。一句话， 标签类过于冗长、容易出错，并且效率低下 。

幸运的是，面向对象的语言（如 Java ）提供了其他更好的方法来定义能表示多种风格对象的单个数据类型：子类型化（ subtyping ）。 标签类正是对类层次的一种简单的仿效 。

为了将标签类转变成类层次，首先要为标签类中的每个方法都定义一个包含抽象方法的抽象类，标签类的行为依赖于标签值。在 Figure 类中，只有一个这样的方法：area 。这个抽象类是类层次的根（ root ）。如果还有其他的方法其行为不依赖于标签的值，就把这样的方法放在这个类中。同样地，如果所有的方法都用到了某些数据域，就应该把它们放在这个类中。在 Figure 类中，不存在这种类型独立的方法或者数据域。

接下来，为每种原始标签类都定义根类的具体子类。在前面的例子中，这样的类型有两个：圆形（ circle ）和矩形（ rectangle ）。在每个子类中都包含特定于该类型的数据域。在我们的示例中，radius 是特定于圆形的，length 和 width 是特定于矩形的。同时在每个子类中还包括针对根类中每个抽象方法的相应实现。以下是与原始的 Figure 类相对应的类层次：

abstract class Figure {
    abstract double area();
}
class Circle extends Figure {
    final double radius;
    Circle(double radius) { this.radius = radius; }
    @Override 
    double area() { return Math.PI * (radius * radius); }
}
class Rectangle extends Figure {
    final double length;
    final double width ;
    Rectangle(double length, double width) {
        this.length = length;
        this.width = width;
    }
    @Override 
    double area() { return length * width; }
}

这个类层次纠正了前面提到过的标签类的所有缺点。这段代码简单且清楚，不包含在原来的版本中见到的所有样板代码。每个类型的实现都配有自己的类，这些类都没有受到不相关数据域的拖累。所有的域都是 final 的。编译器确保每个类的构造器都初始化它的数据域，对于根类中声明的每个抽象方法都确保有一个实现。这样就杜绝了由于遗漏 switch case而导致运行时失败的可能性。多名程序员可以独立地扩展层次结构，并且不用访问根类的源代码就能相互操作。每种类型都有一种相关的独立的数据类型，允许程序员指明变量的类型，限制变量，并将参数输入到特殊的类型。

类层次的另一个好处在于，它们可以用来反映类型之间本质上的层次关系，有助于增强灵活性，并有助于更好地进行编译时类型检查。假设上述例子中的标签类也允许表达正方形。类层次可以反映出正方形是一种特殊的矩形这一事实（假设两者都是不可变的）：

class Square extends Rectangle {
    Square(double side) {
        super(side,side);
    }
}

注意，上述层次中的域被直接访问，而不是通过访问方法访问。这是为了简洁起见，如果层次结构是公有的，则不允许这样做。

简而言之，标签类很少有适用的时候。当你想要编写一个包含显式标签域的类时，应该考虑一下，这个标签是否可以取消，这个类是否可以用类层次来代替。当你遇到一个包含标签域的现有类时，就要考虑将它重构到一个层次结构中去。

Effective Java笔记（23）类层次优于标签类

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