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Java 理论与实践: 伪typedef反模式         ★★★★

Java 理论与实践: 伪typedef反模式

作者:闵涛 文章来源:闵涛的学习笔记 点击数:1005 更新时间:2009/4/22 23:33:02
  将泛型添加到 Java 语言中增加了类型系统的复杂性,提高了许多变量和方法声明的冗长程度。因为没有提供 “typedef” 工具来定义类型的简短名称,所以有些开发人员转而把扩展当作 “穷人的 typedef”,结果收到了良好的效果。

  对于 Java 5.0 中新增的泛型工具,一个常见的抱怨就是,它使代码变得太冗长。原来用一行就够的变量声明不再存在了,与声明参数化类型有关的重复非常讨厌,特别是还没有良好地支持自动补足的 IDE。例如,如果想声明一个 Map,它的键是 Socket,值是 Future<String>,那么老方法就是:


  比新方法紧凑得多:

 
Map<Socket, Future<String>> socketOwner  
  = new HashMap<Socket, Future<String>>();   

  当然,新方法内置了更多类型信息,减少了编程错误,提高了程序的可读性,但是确实带来了更多声明变量和方法签名方面的前期工作。类型参数在声明和初始化中的重复看起来尤其没有必要;Socket 和 Future<String> 需要输入两次,这迫使我们违犯了 “DRY” 原则(不要重复自己)。

  合成类似于 typedef 的东西

  添加泛型给类型系统增加了一些复杂性。在 Java 5.0 之前,“type” 和 “class” 几乎是同义的,而参数化类型,特别是那些绑定的通配类型,使子类型和子类的概念有了显著区别。类型 ArrayList<?>、ArrayList<? extends Number> 和 ArrayList<Integer> 是不同的类型,虽然它们是由同一个类 ArrayList 实现的。这些类型构成了一个层次结构;ArrayList<?> 是 ArrayList<? extends Number> 的超类型,而 ArrayList<? extends Number> 是 ArrayList<Integer> 的超类型。

  对于原来的简单类型系统,像 C 的 typedef 这样的特性没有意义。但是对于更复杂的类型系统,typedef 工具可能会提供一些好处。不知是好还是坏,总之在泛型加入的时候,typedef 没有加入 Java 语言。

  有些人用作 “穷人的 typedef” 的一个(坏的)做法是一个小小的扩展:创建一个类,扩展泛型类型,但是不添加功能,例如 SocketUserMap 类型,如清单 1 所示:

  清单 1. 伪 typedef 反模式 —— 不要这么做

 
public class SocketUserMap extends HashMap<Socket<Future<String>> { } 
SocketUserMap socketOwner = new SocketUserMap(); 

  我将这个技巧称为伪 typedef 反模式,它实现了将 socketOwner 定义简化为一行的这一(有问题的)目标,但是有些副作用,最终成为重用和维护的障碍。(对于有明确的构造函数而不是无参构造函数的类来说,派生类也需要声明每个构造函数,因为构造函数没有被继承。)

  伪类型的问题

  在 C 中,用 typedef 定义一个新类型更像是宏,而不是类型声明。定义等价类型的 typedef,可以与原始类型自由地互换。清单 2 显示了一个定义回调函数的示例,其中在签名中使用了一个 typedef,但是调用者提供给回调的是一个等价类型,而编译器和运行时都可以接受它:

  清单 2. C 语言的 typedef 示例
 
// Define a type called "callback" that is a function pointer 
typedef void (*Callback)(int); 

void doSomething(Callback callback) { } 

// This function conforms to the type defined by Callback 
void callbackFunction(int arg) { } 

// So a caller can pass the address of callbackFunction to doSomething 
void useCallback() { 
  doSomething(&callbackFunction);  
} 

  扩展不是类型定义

  用 Java 语言编写的试图使用伪 typedef 的等价程序就会出现麻烦。清单 3 的 StringList 和 UserList 类型都扩展了一个公共超类,但是它们不是等价的类型。这意味着任何想调用 lookupAll 的代码都必须传递一个 StringList,而不能是 List<String> 或 UserList。

  清单 3. 伪类型如何把客户限定在只能使用伪类型
 
class StringList extends ArrayList<String> { } 
class UserList extends ArrayList<String> { } 
... 
class SomeClass { 
    public void validateUsers(UserList users) { ... } 
    public UserList lookupAll(StringList names) { ... } 
} 

  这个限制要比初看上去严格得多。在小程序中,可能不会有太大差异,但是当程序变大的时候,使用伪类型的需求就会不断地造成问题。如果变量类型是 StringList,就不能给它分配普通的 List<String>,因为 List<String> 是 StringList 的超类型,所以不是 StringList。就像不能把 Object 分配给类型为 String 的变量一样,也不能把 List<String> 分配给类型为 StringList 的变量(但是,可以反过来,例如,可以把 StringList 分配给类型为 List<String> 的变量,因为 List<String> 是 StringList 的超类型。)

  同样的情况也适用于方法的参数;如果一个方法参数是 StringList 类型,那么就不能把普通的 List<String> 传递给它。这意味着,如果不要求这个方法的每次使用都使用伪类型,那么根本不能用伪类型作为方法参数,而这在实践当中就意味着在库 API 中根本就不能使用伪类型。而且大多数库 API 都源自本来没想成为库代码的那些代码,所以 “这个代码只是给我自己的,没有其他人会用它” 可不是个好借口(只要您的代码有一点儿用处,别人就有可能会使用它;如果您的代码臭得很,那您可能是对的)。


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