相等性判断的自动化

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沉思者我思故我在 <<<属性也应是接口 | 主页 | 为goto正名>>> 相等性判断的自动化 2004-12-15 在面向引用的OO编程语言中，相等性（Equality）操作有两种： 1、判断两个引用本身是否相等； 2、判断两个引用所引用的对象是否相等。事实上，第二种操作是第一种操作的超集。因为，如果两个引用本身相等，则两个对象一定是相同的，当然也是相等的；但反之则不然。对于第一种操作，执行起来非常简单。但第二种操作则相对复杂，需要程序员的指定或干涉。在Java中，具体表现为程序员需要为一个class编写equals方法。两个对象本身的相等性应该具备下列性质： o Reflexive ：对象应该等于自身，也就是第一种相等性操作； o Symmetric ：对称性，即 a equals b 意味着 b euqals a； o Transitive ：传递性，如果 a equals b，b equals c，则a equals c； o Consistent ：一致性，在对象内容没有变化的情况下，两个对象之间进行多次比较时，结果应该是一致的。对象本身的相等性判断，是高度模式化的操作。两个对象之间的相等性，在绝大多数情况下，其实是对象所包含的部分或全部属性之间的相等性。基于这种现实，我们应该把相等性判断的操作交给编译器去做。首先，并非所有的class都需要进行对象内容的相等性判断，所以程序员可以指定一个class是否是compareable的，像这样： public compareable class Foo{ ... } 编译器只对声明了compareable的class生成内容相等性判断的代码。如果目标代码是Java的话，则只为声明为compareable的class生成equals方法。对于这种class的对象，就可以对其进行内容相等性判断，比如： Foo foo1 = new Foo(); Foo foo2 = new Foo(); if(foo1 == foo2) // 引用相等性判断，返回false ... if(foo1 equals foo2) // equals是关键字，用以进行内容相等性判断 ... 只有声明为compareable的类及其子类的对象，才能进行equals操作。编译器会检测这一点。其次，在对两个compareable class的对象进行内容相等性判断时，并非所有属性都需要对比。所以应该允许程序员指定需要对比的属性。像这样： public compareable class Foo { private compareable int value; private compareable string name; private int dummy; ... } 在这个例子中，在对两个Foo对象进行相等性判断时，应该仅仅对value和name的值进行对比，由于dummy不是compareable的，所以无需对其进行相等性判断。如果一个属性被指定为compareable的，则属性所属的类型必须是compareable的。否则编译器需要给出错误。对于基本类型，比如int, boolean, string, real等，默认就是compareable的，由于object是所有class的root class，所以object不是compareable的。比如： public compareable class Foo { private compareable int value; // valid private Exam exam; // Invalid, because class Exam isn't compareable. } public class Exam { ... } 对属性进行对比并不完全是对属性对象内容本身进行对比，有时候，如果属性是引用的话，只需要对引用进行对比就行了，对于这种情况，我们可以使用identical来声明。例如： public compareable class Foo { private compareable int value; // valid private identical Exam exam; // valid } public class Exam { ... } 对于identical属性所属的类型，不需要是compareable的。另外，对于非引用类型的基本类型，既可以使用compareable来修饰，也可以用identical来修饰，效果上是一致的。但二者不可以同时使用。如果一个class的super class是被声明为compareable，则其默认就是compareable的；其相等性判断算法等同于super class。比如： public compareable class Base { public compareable int value = 10; } public class Derived extends Base{ } Base base = new Base(); Derived derived = new Derived(); if(base equals derived) // return true ... 但是，如果它想扩展super class的相等性判断算法，仍然必须明确声明为compareable的。比如： public compareable class Base { public compareable int value = 10; } // Invalid，因为它新指定了属性name为compareable的， // 所以Derived也必须被明确指定为compareable的。 public class Derived extends Base{ public compareable string name; ... } 还有一种情况，如果你想让一个类在内容相等性上区别于它的父类，也可以通过明确指定自身为compareable的来完成。例如： public compareable class Base { public compareable int value = 10; } public compareable class Derived extends Base{ } Base base = new Base(); Derived derived = new Derived(); if(base equals derived) // return false，既然Derived也有自己的compareable声明。 ... 对于集合性质的属性，如果被指定为compareable的，首先集合元素的类型应该是compareable的，其次，集合内元素的数量如果不相等，则两个集合肯定是不相等的。然后需要比较集合内的元素，此时，需要分为不同的情况来处理。集合通过两种属性（ordered, unique）分为四类： 1、 Set (non-ordered, unique) 2、 OrderedSet (ordered, unique) 3、 Bag (non-ordered, non-unique) 4、 Sequence ( ordered, non-unique) 首先如果集合的类型如果不相同，则两个集合肯定是不相等的。 o 对于Set，我们通过判断一个Set中的元素是否包含在另外一个Set中来确定其相等性。 o 对于OrderedSet和Sequence，我们根据顺序依次判断两个集合中元素的相等性。 o 对于Bag的处理要相对复杂一些，我们首先对一个Bag进行过滤操作，把其重复的元素去掉，然后计算每一个非重复元素的数量，得到结果后，通过判断另外一个Bag中的非重复元素的数量是否匹配，得出相等性。以上所描述的方法都是模式化的，这些都可以利用编译器进行自动代码生成。但有时候，相等性判断是非常特殊的操作。比如下面的Java代码： public class Foo { private int value; private string name; public boolean equals(Object object) { ... Foo foo = (Foo)object; if(value < 0) { if(foo.value > 0) return false; } else { if( foo.value != this.value) return false; } return foo.name.equals(this.age); } ... } 对于这些特殊情况，我们应该允许程序员来自定义特殊的相等性判断函数。可以像这样： public compareable class Foo { private int value; private compareable string name; equals { this.value < 0 implies rhs .value < 0; this.value > 0 implies this.value == rhs .value; } ... } 在我们的解决方案中，我们仍然可以指定那些无需特殊处理的属性为compareable的，对于特殊处理的条件，我们可以在equals block中，通过OCL boolean表达式来指定判断条件。在这些表达式都满足的情况下，再对指定为compareable的属性进行默认的相等性判断，以最后的结果来决定两个对象之间的相等性。我们希望能够尽量避免让程序员编写模式化的操作，通过这些解决方案，应该可以很好的解决相等性模式代码生成的问题。 darwin_yuan 发表于 2004-12-15 14:14 引用Trackback(0) | 编辑 Comments 发表评论最近更新为goto正名相等性判断的自动化属性也应是接口 Delegate Class Package vs. Namespace Function Signature:新思维 Visibility: 两种观点 Java在Interface方面的缺陷也谈对象的生命 Unlink操作