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第三十八条:用接口模拟可扩展的枚举

第三十八条:用接口模拟可扩展的枚举

作者: Js_Gavin | 来源:发表于2021-02-22 17:25 被阅读0次

    几乎从所有方面来看,枚举类型都优于本书第一版中所述的类型安全枚举模式。从表面上看,有一个异常与可伸缩性有关,这个异常可能处在原来的模式中,却没有得到语言构造的支持。换句话说,使用第1版所述的模式能够实现让一个枚举类型去扩展另一个枚举类型;利用这种语言特性,则不可能做到。这绝非偶然。枚举的可伸缩性最后证明基本上都不是什么好点子。扩展类型的元素为基本类型的实例,基本类型的实例却不是扩展类型的元素。这样很混乱。目前还没有很好的办法来枚举基本类型的所有元素及其扩展。最终,可伸缩性会导致设计和实现的许多方面变得复杂起来。

    也就是说,对于可伸缩的枚举类型而言,至少有一种具有说服力的用例,这就是操作码,也称作opcode。操作码是指这样的枚举类型:它的元素表示在某种机器上的那些操作,例如第34条的Operation类型,它表示一个简单的计算器中的某些函数。有时要尽可能地让API的用户提供它们自己的操作,这样可以有效的扩展API所提供的操作集。

    幸运的是,有一种很好的方法可以利用枚举类型来实现这种效果。由于枚举类型可以通过给操作码类型和(属于接口的标准实现的)枚举定义接口来实现任意接口,基本的想法就是利用这一事实。例如,以下是第34条中的Operation类型的扩展版本:

    // Emulated extensible enum using an interface
    public interface Operation {
      double apply(double x, double y);
    }
    
    public enum BasicOperation implements Operation {
        PLUS("+") {
            public double apply(double x, double y) {
                return x + y;
            }
        },
        MINUS("-") {
            public double apply(double x, double y) {
                return x - y;
            }
        },
        TIMES("*") {
            public double apply(double x, double y) {
                return x * y;
            }
        },
        DIVIDE("/") {
            public double apply(double x, double y) {
                return x / y;
            }
        };
        private final String symbol;
    
        BasicOperation(String symbol) {
            this.symbol = symbol;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return symbol;
        }
    }
    

    虽然枚举类型(BasicOperation )不是可扩展的,但是接口类型(Operation)却是可扩展的,它是用来表示API中的操作的接口类型。你可以定义另一个枚举类型,它实现这个接口,并用这个新类型的实例代替基本类型。例如,假设你想要定义一个上述操作类型的扩展,由求冥和求余操作组成。你所要做的就是编写一个枚举类型,让它实现Operation接口:

    public enum ExtendedOperation implements Operation {
        EXP("^") {
            public double apply(double x, double y) {
                return Math.pow(x, y);
            }
        },
        REMAINDER("%") {
            public double apply(double x, double y) {
                return x % y;
            }
        };
        private final String symbol;
    
        ExtendedOperation(String symbol) {
            this.symbol = symbol;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return symbol;
        }
    }
    

    在可以使用基础操作的任何地方,现在都可以使用新的操作,只要API是写成采用接口类型(Operation)而非实现(BasicOperation )。注意,在枚举中,不必像在不可扩展的枚举中所做的那样,利用特定于实例的方法实现(详见第34条)来声明抽象的apply方法。因为抽象的方法(apply)是接口(Operation)的一部分。

    不仅可以在任何需要“基本枚举”的地方单独传递一个“扩展枚举“的实例,而且除了那些基本类型的元素之外,还可以传递完整的扩展枚举类型,并使用它的元素。例如,通过第34条的测试程序版本,体验一下上面定义过的所有扩展过的操作:

    public static void main(String[] args) { 
      double x = Double.parseDouble(args[0]); 
      double y = Double.parseDouble(args[1]); 
      test(ExtendedOperation.class, x, y);
    }
    private static <T extends Enum<T> & Operation> void test( Class<T> opEnumType, double x, double y) {
      for (Operation op : opEnumType.getEnumConstants()) 
        System.out.printf("%f %s %f = %f%n",x, op, y, op.apply(x, y));
    }
    

    注意扩展过的操作类型的字面文字(ExtendedOperation.class)从main被传递给了test方法,来描述被扩展操作的集合。这个类的字面文字充当有限制的类型令牌(详见第33条)。opEnumType参数中公认很复杂的声明(<T extends Enum<T> & Operation> Class<T>)确保了Class对象即是枚举又表示Operation的子类型,这正是遍历元素和执行与每个元素相关联的操作所需要的。

    第二种方法是传入一个Collection<? extends Operation>,这是个有限制的通配符类型(详见第31条),而不是传递一个类对象:

    public static void main(String[] args) {
      double x = Double.parseDouble(args[0]);
      double y = Double.parseDouble(args[1]); 
      test(Arrays.asList(ExtendedOperation.values()), x, y);
    }
    private static void test(Collection<? extends Operation> opSet, double x, double y) { 
      for (Operation op : opSet)
        System.out.printf("%f %s %f = %f%n", x, op, y, op.apply(x, y));
    }
    

    这样得到的代码没有那么复杂,test方法也比较灵活一些:它允许调用者将多个实现类型的操作合并在一起。另一方面,也放弃了在指定操作上使用EnumSet(详见第36条)和EnumMap(详见第37条)的功能

    上面这两段程序运行时带了命令行参数4和2,都会产生如下输出:

    4.000000 ^ 2.000000 = 16.000000
    4.000000 % 2.000000 = 0.000000
    

    用接口模拟可伸缩枚举有个小小的不足,既无法将实现从一个枚举类型继承到另一个枚举类型。如果实现代码不依赖于任何状态,就可以将缺省实现(详见第20条)放在接口中。在上述Operation的示例中,保存和获取与某项操作相关联的符号的逻辑代码,必须复制到BasicOperation和ExtendedOperation中。在这个例子中是可以的,因为复制的代码非常少。如果共享功能比较多,则可以将它封装在一个辅助类或者静态辅助方法中,来避免代码的复制工作。

    本条目所述的模式也在Java类库中得到了应用。例如,java.nio.flie.LinkOption枚举类型,它同时实现了CopyOption和OpenOption接口。

    总而言之,虽然无法编写可扩展的枚举类型,却可以通过编写接口以及实现该接口的基础枚举类来对它进行模拟。这样允许客户端编写自己的枚举(或者其他类型)来实现接口。如果API是根据接口编写的,那么在可以使用基本枚举类型的任何地方,也都可以使用这些枚举。

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