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2008年3月4日 #

Inner Class

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posted @ 2008-03-04 20:44 Patrick 阅读(70) | 评论 (0)编辑 收藏

final

引用自http://www.chinaitpower.com/A200507/2005-07-24/165848.html, 著作权归原作者所有

final在Java中并不常用,然而它却为我们提供了诸如在C语言中定义常量的功能,不仅如此,final还可以让你控制你的成员、方法或者是一个类是否可被覆写或继承等功能,这些特点使final在Java中拥有了一个不可或缺的地位,也是学习Java时必须要知道和掌握的关键字之一。
final成员
当你在类中定义变量时,在其前面加上final关键字,那便是说,这个变量一旦被初始化便不可改变,这里不可改变的意思对基本类型来说是其值不可变,而对于对象变量来说其引用不可再变。其初始化可以在两个地方,一是其定义处,也就是说在final变量定义时直接给其赋值,二是在构造函数中。这两个地方只能选其一,要么在定义时给值,要么在构造函数中给值,不能同时既在定义时给了值,又在构造函数中给另外的值。下面这段代码演示了这一点:
  1. import java.util.List;
  2. import java.util.ArrayList;
  3. import java.util.LinkedList;
  4. public class Bat{
  5.     final PI=3.14;          //在定义时便给址值
  6.     final int i;            //因为要在构造函数中进行初始化,所以此处便不可再给值
  7.     final List list;        //此变量也与上面的一样
  8.     Bat(){
  9.         i=100;
  10.         list=new LinkedList();
  11.     }
  12.     Bat(int ii,List l){
  13.         i=ii;
  14.         list=l;
  15.     }
  16.     public static void main(String[] args){
  17.         Bat b=new Bat();
  18.         b.list.add(new Bat());
  19.         //b.i=25;
  20.         //b.list=new ArrayList();
  21.         System.out.println("I="+b.i+" List Type:"+b.list.getClass());
  22.         b=new Bat(23,new ArrayList());
  23.         b.list.add(new Bat());
  24.         System.out.println("I="+b.i+" List Type:"+b.list.getClass());
  25.     }
  26. }

此程序很简单的演示了final的常规用法。在这里使用在构造函数中进行初始化的方法,这使你有了一点灵活性。如Bat的两个重载构造函数所示,第一个缺省构造函数会为你提供默认的值,重载的那个构造函数会根据你所提供的值或类型为final变量初始化。然而有时你并不需要这种灵活性,你只需要在定义时便给定其值并永不变化,这时就不要再用这种方法。在main方法中有两行语句注释掉了,如果你去掉注释,程序便无法通过编译,这便是说,不论是i的值或是list的类型,一旦初始化,确实无法再更改。然而b可以通过重新初始化来指定i的值或list的类型,输出结果中显示了这一点:
I=100 List Type:class java.util.LinkedList
I=23 List Type:class java.util.ArrayList
还有一种用法是定义方法中的参数为final,对于基本类型的变量,这样做并没有什么实际意义,因为基本类型的变量在调用方法时是传值的,也就是说你可以在方法中更改这个参数变量而不会影响到调用语句,然而对于对象变量,却显得很实用,因为对象变量在传递时是传递其引用,这样你在方法中对对象变量的修改也会影响到调用语句中的对象变量,当你在方法中不需要改变作为参数的对象变量时,明确使用final进行声明,会防止你无意的修改而影响到调用方法。
另外方法中的内部类在用到方法中的参变量时,此参变也必须声明为final才可使用,如下代码所示:
  1. public class INClass{
  2.    void innerClass(final String str){
  3.         class IClass{
  4.             IClass(){
  5.                 System.out.println(str);
  6.             }
  7.         }
  8.         IClass ic=new IClass();
  9.     }
  10.   public static void main(String[] args){
  11.       INClass inc=new INClass();
  12.       inc.innerClass("Hello");
  13.   }
  14. }

final方法
将方法声明为final,那就说明你已经知道这个方法提供的功能已经满足你要求,不需要进行扩展,并且也不允许任何从此类继承的类来覆写这个方法,但是继承仍然可以继承这个方法,也就是说可以直接使用。另外有一种被称为inline的机制,它会使你在调用final方法时,直接将方法主体插入到调用处,而不是进行例行的方法调用,例如保存断点,压栈等,这样可能会使你的程序效率有所提高,然而当你的方法主体非常庞大时,或你在多处调用此方法,那么你的调用主体代码便会迅速膨胀,可能反而会影响效率,所以你要慎用final进行方法定义。

final类
当你将final用于类身上时,你就需要仔细考虑,因为一个final类是无法被任何人继承的,那也就意味着此类在一个继承树中是一个叶子类,并且此类的设计已被认为很完美而不需要进行修改或扩展。对于final类中的成员,你可以定义其为final,也可以不是final。而对于方法,由于所属类为final的关系,自然也就成了final型的。你也可以明确的给final类中的方法加上一个final,但这显然没有意义。
下面的程序演示了final方法和final类的用法:
  1. final class final{
  2.     final String str="final Data";
  3.     public String str1="non final data";
  4.     final public void print(){
  5.         System.out.println("final method.");
  6.     }
  7.     public void what(){
  8.         System.out.println(str+"\n"+str1);
  9.     }
  10. }
  11. public class FinalDemo {   //extends final 无法继承 
  12.     public static void main(String[] args){
  13.         final f=new final();
  14.         f.what();
  15.         f.print();
  16.     }
  17. }

从程序中可以看出,final类与普通类的使用几乎没有差别,只是它失去了被继承的特性。final方法与非final方法的区别也很难从程序行看出,只是记住慎用。
final在设计模式中的应用
在设计模式中有一种模式叫做不变模式,在Java中通过final关键字可以很容易的实现这个模式,在讲解final成员时用到的程序Bat.java就是一个不变模式的例子。如果你对此感兴趣,可以参考阎宏博士编写的《Java与模式》一书中的讲解。

posted @ 2008-03-04 20:28 Patrick 阅读(44) | 评论 (0)编辑 收藏

Abstract Class & Interface

本文引用自http://www.cnblogs.com/Mozier/archive/2006/04/08/369851.html

abstract class和interface是Java语言中对于抽象类定义进行支持的两种机制,正是由于这两种机制的存在,才赋予了Java强大的面向对象能力。abstract class和interface之间在对于抽象类定义的支持方面具有很大的相似性,甚至可以相互替换,因此很多开发者在进行抽象类定义时对于abstract class和interface的选择显得比较随意。其实,两者之间还是有很大的区别的,对于它们的选择甚至反映出对于问题领域本质的理解、对于设计意图的理解是否正确、合理。本文将对它们之间的区别进行一番剖析,试图给开发者提供一个在二者之间进行选择的依据。

理解抽象类

abstract class和interface在Java语言中都是用来进行抽象类(本文中的抽象类并非从abstract class翻译而来,它表示的是一个抽象体,而abstract class为Java语言中用于定义抽象类的一种方法,请读者注意区分)定义的,那么什么是抽象类,使用抽象类能为我们带来什么好处呢?

在面向对象的概念中,我们知道所有的对象都是通过类来描绘的,但是反过来却不是这样。并不是所有的类都是用来描绘对象的,如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象,这样的类就是抽象类。抽象类往往用来表征我们在对问题领域进行分析、设计中得出的抽象概念,是对一系列看上去不同,但是本质上相同的具体概念的抽象。比如:如果我们进行一个图形编辑软件的开发,就会发现问题领域存在着圆、三角形这样一些具体概念,它们是不同的,但是它们又都属于形状这样一个概念,形状这个概念在问题领域是不存在的,它就是一个抽象概念。正是因为抽象的概念在问题领域没有对应的具体概念,所以用以表征抽象概念的抽象类是不能够实例化的。

在面向对象领域,抽象类主要用来进行类型隐藏。我们可以构造出一个固定的一组行为的抽象描述,但是这组行为却能够有任意个可能的具体实现方式。这个抽象描述就是抽象类,而这一组任意个可能的具体实现则表现为所有可能的派生类。模块可以操作一个抽象体。由于模块依赖于一个固定的抽象体,因此它可以是不允许修改的;同时,通过从这个抽象体派生,也可扩展此模块的行为功能。熟悉OCP的读者一定知道,为了能够实现面向对象设计的一个最核心的原则OCP(Open-Closed Principle),抽象类是其中的关键所在。

从语法定义层面看abstract class和interface

在语法层面,Java语言对于abstract class和interface给出了不同的定义方式,下面以定义一个名为Demo的抽象类为例来说明这种不同。
使用abstract class的方式定义Demo抽象类的方式如下:

abstract class Demo 

abstract void method1(); 

abstract void method2()
… 
}

 

使用interface的方式定义Demo抽象类的方式如下:

interface Demo { 

void method1(); 

void method2(); 
…
} 

 

在abstract class方式中,Demo可以有自己的数据成员,也可以有非abstarct的成员方法,而在interface方式的实现中,Demo只能够有静态的不能被修改的数据成员(也就是必须是static final的,不过在interface中一般不定义数据成员),所有的成员方法都是abstract的。从某种意义上说,interface是一种特殊形式的abstract class。

从编程的角度来看,abstract class和interface都可以用来实现"design by contract"的思想。但是在具体的使用上面还是有一些区别的。

首先,abstract class在Java语言中表示的是一种继承关系,一个类只能使用一次继承关系。但是,一个类却可以实现多个interface。也许,这是Java语言的设计者在考虑Java对于多重继承的支持方面的一种折中考虑吧。

其次,在abstract class的定义中,我们可以赋予方法的默认行为。但是在interface的定义中,方法却不能拥有默认行为,为了绕过这个限制,必须使用委托,但是这会 增加一些复杂性,有时会造成很大的麻烦。

在抽象类中不能定义默认行为还存在另一个比较严重的问题,那就是可能会造成维护上的麻烦。因为如果后来想修改类的界面(一般通过abstract class或者interface来表示)以适应新的情况(比如,添加新的方法或者给已用的方法中添加新的参数)时,就会非常的麻烦,可能要花费很多的时间(对于派生类很多的情况,尤为如此)。但是如果界面是通过abstract class来实现的,那么可能就只需要修改定义在abstract class中的默认行为就可以了。

同样,如果不能在抽象类中定义默认行为,就会导致同样的方法实现出现在该抽象类的每一个派生类中,违反了"one rule,one place"原则,造成代码重复,同样不利于以后的维护。因此,在abstract class和interface间进行选择时要非常的小心。

从设计理念层面看abstract class和interface

上面主要从语法定义和编程的角度论述了abstract class和interface的区别,这些层面的区别是比较低层次的、非本质的。本小节将从另一个层面:abstract class和interface所反映出的设计理念,来分析一下二者的区别。作者认为,从这个层面进行分析才能理解二者概念的本质所在。

前面已经提到过,abstarct class在Java语言中体现了一种继承关系,要想使得继承关系合理,父类和派生类之间必须存在"is a"关系,即父类和派生类在概念本质上应该是相同的(参考文献〔3〕中有关于"is a"关系的大篇幅深入的论述,有兴趣的读者可以参考)。对于interface 来说则不然,并不要求interface的实现者和interface定义在概念本质上是一致的,仅仅是实现了interface定义的契约而已。为了使论述便于理解,下面将通过一个简单的实例进行说明。

考虑这样一个例子,假设在我们的问题领域中有一个关于Door的抽象概念,该Door具有执行两个动作open和close,此时我们可以通过abstract class或者interface来定义一个表示该抽象概念的类型,定义方式分别如下所示:

使用abstract class方式定义Door:

abstract class Door 

abstract void open(); 

abstract void close(); 
}

 

使用interface方式定义Door:

 

interface Door 

void open(); 

void close(); 
}

 

其他具体的Door类型可以extends使用abstract class方式定义的Door或者implements使用interface方式定义的Door。看起来好像使用abstract class和interface没有大的区别。

如果现在要求Door还要具有报警的功能。我们该如何设计针对该例子的类结构呢(在本例中,主要是为了展示abstract class和interface反映在设计理念上的区别,其他方面无关的问题都做了简化或者忽略)?下面将罗列出可能的解决方案,并从设计理念层面对这些不同的方案进行分析。

解决方案一:

简单的在Door的定义中增加一个alarm方法,如下:

 

abstract class Door 

abstract void open(); 

abstract void close(); 

abstract void alarm(); 
}

 

或者

 

interface Door 

void open(); 

void close(); 

void alarm(); 
}

 

那么具有报警功能的AlarmDoor的定义方式如下:

 

class AlarmDoor extends Door 

void open() { … } 

void close() { … } 

void alarm() { … } 
}

 

或者

 

class AlarmDoor implements Door {

void open() { … }

void close() { … }

void alarm() { … }
}
 

 

这种方法违反了面向对象设计中的一个核心原则ISP(Interface Segregation Priciple),在Door的定义中把Door概念本身固有的行为方法和另外一个概念"报警器"的行为方法混在了一起。这样引起的一个问题是那些仅仅依赖于Door这个概念的模块会因为"报警器"这个概念的改变(比如:修改alarm方法的参数)而改变,反之依然。

解决方案二:

既然open、close和alarm属于两个不同的概念,根据ISP原则应该把它们分别定义在代表这两个概念的抽象类中。定义方式有:这两个概念都使用abstract class方式定义;两个概念都使用interface方式定义;一个概念使用abstract class方式定义,另一个概念使用interface方式定义。

显然,由于Java语言不支持多重继承,所以两个概念都使用abstract class方式定义是不可行的。后面两种方式都是可行的,但是对于它们的选择却反映出对于问题领域中的概念本质的理解、对于设计意图的反映是否正确、合理。我们一一来分析、说明。

如果两个概念都使用interface方式来定义,那么就反映出两个问题:1、我们可能没有理解清楚问题领域,AlarmDoor在概念本质上到底是Door还是报警器?2、如果我们对于问题领域的理解没有问题,比如:我们通过对于问题领域的分析发现AlarmDoor在概念本质上和Door是一致的,那么我们在实现时就没有能够正确的揭示我们的设计意图,因为在这两个概念的定义上(均使用interface方式定义)反映不出上述含义。

如果我们对于问题领域的理解是:AlarmDoor在概念本质上是Door,同时它有具有报警的功能。我们该如何来设计、实现来明确的反映出我们的意思呢?前面已经说过,abstract class在Java语言中表示一种继承关系,而继承关系在本质上是"is a"关系。所以对于Door这个概念,我们应该使用abstarct class方式来定义。另外,AlarmDoor又具有报警功能,说明它又能够完成报警概念中定义的行为,所以报警概念可以通过interface方式定义。如下所示:

 

abstract class Door {

abstract void open();

abstract void close();
}


interface Alarm {

void alarm();
}


class AlarmDoor extends Door implements Alarm {

void open() { … }

void close() { … }

void alarm() { … }
}

 

这种实现方式基本上能够明确的反映出我们对于问题领域的理解,正确的揭示我们的设计意图。其实abstract class表示的是"is a"关系,interface表示的是"like a"关系,大家在选择时可以作为一个依据,当然这是建立在对问题领域的理解上的,比如:如果我们认为AlarmDoor在概念本质上是报警器,同时又具有Door的功能,那么上述的定义方式就要反过来了。

结论

abstract class和interface是Java语言中的两种定义抽象类的方式,它们之间有很大的相似性。但是对于它们的选择却又往往反映出对于问题领域中的概念本质的理解、对于设计意图的反映是否正确、合理,因为它们表现了概念间的不同的关系(虽然都能够实现需求的功能)。这其实也是语言的一种的惯用法,希望读者朋友能够细细体会。

posted @ 2008-03-04 20:09 Patrick 阅读(44) | 评论 (0)编辑 收藏

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