java - 在 Java 中使用枚举用动物对象填充动物园对象

Question

由于习惯了老式的过程式 C 编程，我现在正在学习 Java，并且可能很明显地认识到难点在于设计，而不是语法。

关于如何填充我的动物园，我花了几个小时来讨论一个又一个的想法:

我有一个 class Zoo 和一个抽象的 class Animal 。 Animal 有几个非抽象子类，称为 Lion 、 Giraffe 、 Zebra 、 Penguin 等。一个 Zoo 对象将恰好包含 Animal 的每个子类的一个实例，并且每个此类实例都包含对其所属的唯一 Zoo 实例的引用。

我想按特定顺序遍历动物园中的动物(比如您沿着人行道行走)，并在字典中查找动物园中的动物。更准确地说，在某个时候我将解析一个包含动物名称的文本文件(例如，对于字符串“LION”我想获得唯一的 Lion 实例)。字符串与动物之间存在一对一的映射。我决定使用 LinkedHashMap<String, Animal> 。

我想编写易于管理的代码，使我能够在未来轻松添加更多动物。到目前为止，我最好的方法如下。

在 Zoo 类中，我定义了一个 enum，它反射(reflect)了我想要的动物的顺序，它的元素与我将在文本文件中解析的字符串完全对应。

private enum Species { LION, GIRAFFE, ZEBRA, PENGUIN };

在Zoo我还有一个创建动物对象的方法:

private Animal makeAnimal(Species species)
{
    switch (species)
    {
        case LION:
            // create a Lion object;
            break;
        case GIRAFFE:
            // ...
    }
    // return the Animal object created above;
}

作为 Zoo 构造函数的一部分，我遍历 enum 并将元素插入到名为 LinkedHashMap 的 animals 中:

for (Species species : Species.values())
    animals.put(species.name(), makeAnimal(species));

要添加新动物，我必须

1. 添加一个子类到 Animal ,
2. 将一个新元素粘贴到 enum 中，
3. 在switch方法中的makeAnimal(Species species)语句中添加一个case。

这是一种合理而明智的方法吗？现在，在花时间写下这个问题后，我实际上对我的方法相当满意 ;)，但也许我遗漏了一个明显的设计模式，我的解决方案有时会适得其反。我感觉名称 "LION" 和它的 class Lion 之间存在不理想的分离。

Answer 1

要求

阅读您的问题，我发现 Zoo 的以下要求:

1. 按物种名称查找动物
2. 定义物种顺序
3. 将来轻松添加动物

1。按物种名称查找动物

正如您所提到的，字符串 "LION" 和类 Lion 之间存在不希望的分隔。在 Effective Java 第 50 项中，以下内容是关于字符串的:

Strings are poor substitutes for other value types. When a piece of data comes into a program from a file, from the network, or from keyboard input, it is often in string form. There is a natural tendency to leave it that way, but this tendency is justified only if the data really is textual in nature. If it’s numeric, it should be translated into the appropriate numeric type, such as int, float, or BigInteger. If it’s the answer to a yes-or-no question, it should be translated into a boolean. More generally, if there’s an appropriate value type, whether primitive or object reference, you should use it; if there isn’t, you should write one. While this advice may seem obvious, it is often violated.

因此，与其按物种名称查找动物，不如按物种实例查找动物。

2。定义物种顺序

要定义物种的顺序，您需要使用具有可预测迭代顺序的集合，例如提到的 LinkedHashMap。

3。将来轻松添加动物

添加动物目前包括您提到的三个步骤。使用枚举的副作用是只有有权访问源代码的人才能添加新物种(因为必须扩展 Species 枚举)。

现在考虑，Species.LION，这是 Lion 类的物种。请注意，这种关系在语义上与类及其实例化 之间的关系相同。因此，一个更优雅的解决方案是使用 Lion.class 作为 Lion 的物种。这也减少了添加动物的步骤，因为您可以免费获得该物种。

其他部分代码分析

动物园

在您的提议中，动物园有责任创造动物。结果是每个创建的动物园都需要使用所有定义的动物(因为 Species 枚举)和使用指定的顺序，会有动物园之间没有差异。最好将动物的创建与动物园分离，以便动物和动物园都具有更大的灵 active 。

动物

由于它们的灵 active ，接口(interface)应该优先于抽象类。如 Effective Java 第 18 项中所述:

Item 18. Prefer interfaces to abstract classes

The Java programming language provides two mechanisms for defining a type that permits multiple implementations: interfaces and abstract classes. The most obvious difference between the two mechanisms is that abstract classes are permitted to contain implementations for some methods while interfaces are not. A more important difference is that to implement the type defined by an abstract class, a class must be a subclass of the abstract class. Any class that defines all of the required methods and obeys the general contract is permitted to implement an interface, regardless of where the class resides in the class hierarchy. Because Java permits only single inheritance, this restriction on abstract classes severely constrains their use as type definitions.

循环引用

在您的问题中，您提到动物还应该引用其所在的动物园。这引入了应尽可能避免的循环引用。

One of many disadvantages of circular references is:

Circular class references create high coupling; both classes must be recompiled every time either of them is changed.

示例实现

public interface Animal {}

public class Zoo {
  private final SetMultimap<Class<? extends Animal>, Animal> animals;

  public Zoo() {
    animals = LinkedHashMultimap.create();
  }

  public void addAnimal(Animal animal) {
    animals.put(animal.getClass(), animal);
  }

  @SuppressWarnings("unchecked") // the cast is safe
  public <T extends Animal> Set<T> getAnimals(Class<T> species) {
    return (Set<T>) animals.get(species);
  }
}

用法

static class Lion implements Animal {}

static class Zebra implements Animal {}

final Zoo zoo = new Zoo();
zoo.addAnimal(new Lion());
zoo.addAnimal(new Zebra());
zoo.addAnimal(new Lion());

zoo.getAnimals(Lion.class); // returns two lion instances

zoo.getSpeciesOrdering(); // returns [Lion.class, Zebra.class]

讨论

上面的实现支持每个物种的多个动物实例，因为这似乎对动物园更有意义。如果只需要一只动物，请考虑使用 Guava's ClassToInstanceMap而不是 SetMultimap。

动物的创造不被视为设计问题的一部分。如果需要构建更复杂的动物，请考虑使用 the builder pattern .

现在添加动物就像创建一个实现 Animal 接口(interface)的新类并将其添加到动物园一样简单。