java - Java 中装饰器模式的替代方案？

coder 2024-03-13 原文

假设您有以下统计相关类的层次结构，其结构类似于 Template method pattern :

interface S {
   // Method definitions up-to and including the S3 class
}

class S0 implements S {
   // Code that counts samples
}

class S1 extends S0 {
   // Code that calls the superclass methods and also computes the mean
}

class S2 extends S1 {
   // Code that calls the superclass methods and also computes the variance
}

class S3 extends S2 {
   // Code that calls the superclass methods and also computes the skewness
}

现在假设我们想将这些类中的每一个扩展到例如检查指标的收敛性。出于我的目的，我不需要在运行时进行此扩展。我可以想到以下替代方案:

创建子类 S0C , S1C , S2C和 S3C来自 S0 , S1 , S2和 S3分别带有检查收敛的代码副本:

优点:

概念上很直接

结果对象仍然属于父类(super class)

子类源代码仅包含额外的收敛检查代码

缺点:

大量的代码重复 - future 会导致更改同步开销

主要缺点:

如果我想要另一组类，例如预处理 sample ？我们正在谈论相同代码的指数复制!

使用 Decorator pattern :

优点:

没有代码重复!

缺点:

对象不再属于原始类(很容易解决)

由于使用虚拟方法调用而不是特殊方法调用，Java 中的性能受到了非常轻微的影响(它存在!我测量过!)。这不是很重要，但仍然很明显。

主要缺点:

大约有无数的委托(delegate)方法必须与包装的对象接口(interface)保持同步。使用接口(interface)确实确保不会遗漏任何方法，但它仍然难以维护，即使使用自动生成委托(delegate)方法的 IDE。

为了有一个正确实现的装饰器模式，所有的装饰器和包装类都需要实现完全相同的接口(interface)。这基本上意味着我必须添加例如收敛检查方法到S接口(interface)，这完全破坏了任何模块化的感觉。
取消此要求的唯一方法是在我的代码中禁止嵌套装饰器。

如果 Java 支持多重继承，我可能能够通过继承统计和基本收敛检查(或其他)类来处理这个问题。唉，Java 不支持多重继承(不，接口(interface)不算数!)。

有没有更好的方法来处理 Java 中的这个问题？也许是不同的设计模式？更具技术性的解决方案？某种特殊的仪式舞蹈？

PS:如果我误解了什么，请随时(温和地)指出...

编辑:

看来我需要澄清一下我的目标:

我不需要运行时对象组合。我想要的是扩展 S* 的功能具有新方法的类。如果我可以根据需要创建子类而无需重复代码，我可能会这样做。如果我能在使用地点(不太可能)做到这一点，那就更好了。

我宁愿不一遍又一遍地编写相同的代码。注意:委托(delegate)方法和构造函数很好，我想，实现算法的方法不是。

我想保持我的接口(interface)模块化。这是我的装饰器模式的主要问题 - 除非放置非常具体的嵌套约束，否则您最终会得到所有接口(interface)的 super 接口(interface)...

编辑2:

要解决一些评论:

S*类是使用模板方法构建的:

class S0 {
   int addSample(double x) {
      ...;
   }

  double getMean() {
      return Double.NaN;
  }
}

class S1 extends S0 {


   int addSample(double x) {
      super.addSample(x);
      ...;
   }

   double getMean() {
      return ...;
   }
}

我的 S*C第一个解决方案的扩展类将是这样的:

interface S {
    int addSample(double x);
    double getMean();
}    

class S0C extends S0 implements S {
   int addSample(double x) {
      super.addSample(x);
      ...;
   }

   boolean hasConverged() {
      return ...;
   }
}

class S1C extends S1 {
   int addSample(double x) {
      super.addSample(x);
      ...;
   }

   boolean hasConverged() {
      return ...;
   }
}

注意 hasConverged() 的重复方法。

收敛检查装饰器将是这样的:

class CC<T extends S> implements S {
   T o = ...;

   int addSample(double x) {
      o.addSample(x);
      ...;
   }

   double getMean() {
      return o.getMean();
   }    

   boolean hasConverged() {
      return ...;
   }
}

问题:如果我想结合除收敛检查之外的另一个分隔符行为，我需要一个单独的装饰器，例如NB - 并且为了能够访问例如hasConverged()方法，新的装饰器需要:

实现与 CC 相同的接口(interface)

使用与CC相同的接口(interface)对于其包装的对象类型...

...这迫使我将该接口(interface)用于 S*方法，如果我想能够使用 NB与 S*不使用的对象 CC

我选择装饰者模式只是因为缺乏更好的选择。这只是我迄今为止找到的最干净的解决方案。

扩展 S* 时类，我仍然需要原件完好无损。放例如通用父类(super class)中的收敛功能意味着相关行为(及其性能影响)现在将存在于所有子类中，这绝对不是我想要的。

最佳答案

根据您最近的编辑。

正如您可能已经意识到的那样，装饰器不适合于此。这是因为它解决的是单个功能的扩充，而不是整个类树的扩充。

实现这一目标的一种可能方式是使用策略。策略以算法为重点；它允许您解耦行为代码(对不起，如果这里和那里有一点 C#)

样本类

public class S {
   private List<Integer> Samples = new List<Integer>(); 

   public void addSample(int x){
      Samples.Add(new Integer(x));
   }

   public void Process(IOp[] operations){
      for (Op operation : operations){
          Process(operation);
      }
   }
   public void Process(ICollection<IOp> operations){
      for (Op operation : operations){
          Process(operation);
      }
   }
   public void Process(IOp operation){
      operation.Compute(this.Samples);
   }
}

操作

public interface IOp { 
   // Interface is optional. Just for flexibility. 
   public void Compute(List<Integer> data);
}
public class Op<T> implements IOp{ 
   // Generics is also optional. I use this to standardise data type of Result, so that it can be polymorphically accessed.
   // You can also put in some checks to make sure Result is initialised before it is accessed.
   public T Result;

   public void Compute(List<Integer> data);
}
class ComputeMeanOperation extends Op<double>{
   public void Compute(List<Integer> data){
       /* sum and divide to get mean */
       this.Result = /* ... */
   }
}
class CheckConvergenceOperation extends Op<boolean>{
   public void Compute(List<Integer> data){
       /* check convergence */
       this.Result = /* ... */
   }
}

用法

public static void main(String args[]) {
    S s = new S();
    s.addSample(1);
    /* ... */

    ComputeMeanOperation op1 = new ComputeMeanOperation();
    CheckConvergenceOperation op2 = new CheckConvergenceOperation ();        

    // Anonymous Operation
    Op<Integer> op3 = new Op<Integer>(){
       public void Compute(List<Integer> samples){
           this.Result = samples[0]; // Gets first value of samples
       }
    }

    s.Process(op1); // Or use overloaded methods
    s.Process(op2);
    s.Process(op3);

    System.out.println("Op1 result: " + op1.Result); 
    System.out.println("Op2 result: " + op2.Result);
    System.out.println("Op3 result: " + op3.Result);
}

优点:

您可以根据需要任意添加和删除操作。

样本类没有额外的变化。

样本类是内聚数据结构。

模块化:每个操作都是自包含的。接口(interface)只公开需要的东西。与每个操作交互的通用过程。

如果您出于某种原因需要重复执行此操作，则可以将所有操作存储在一个数组中，并在循环中重复使用。比调用 4-5 个方法并存储结果要干净得多。

缺点/限制:

如果您的操作需要大量数据，那么您必须将这些数据公开给您的操作，从而增加耦合(如果需要，我可以编辑帖子)。在我的示例中，我只是传递了一个示例列表。如果需要，您可能必须传入整个数据结构。

如果您有任何依赖于另一个操作结果的操作，这将无法开箱即用。 (这可以使用 Composite 来完成 - 一个由多个 Op 组成的大型 Op，其结果传递给下一个。)

希望这符合您的要求:)

关于java - Java 中装饰器模式的替代方案？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/7707363/

装饰 java code li br oop

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