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 。