在计划我的计划时,我通常会从这样的一系列想法开始:
足球队只是足球运动员的名单。因此,我应以以下方式表示:var football_team=新列表<FootballPlayer>();此列表的顺序表示球员在名册中的排列顺序。
但我后来意识到,除了球员名单之外,球队还有其他必须记录的财产。例如,本赛季总得分、当前预算、制服颜色、代表球队名称的字符串等。。
所以我想:
好吧,足球队就像一个球员列表,但除此之外,它还有一个名字(一个字符串)和一个连续的总得分(一个整数)。NET没有提供存储足球队的类,所以我将创建自己的类。最相似和最相关的现有结构是List<FootballPlayer>,因此我将从中继承:class FootballTeam:列表<FootballPlayer>{ 公共字符串TeamName;公共int RunningTotal}
但事实证明,一条准则说你不应该从List<t>继承。我在两个方面完全被这条准则搞糊涂了。
为什么不呢?
显然,List在某种程度上优化了性能。为什么呢如果我扩展列表,会导致什么性能问题?到底会发生什么?
我看到的另一个原因是List是由Microsoft提供的,我无法控制它,所以在暴露了一个“公共API”之后,我无法稍后更改它。但我很难理解这一点。什么是公共API?我为什么要关心?如果我当前的项目没有也不可能有这个公共API,我可以放心地忽略这个准则吗?如果我确实继承了List,结果发现我需要一个公共API,我会遇到什么困难?
为什么这很重要?列表是一个列表。什么可能会改变?我可能想要改变什么?
最后,如果微软不想让我继承List,他们为什么不把这个类封起来呢?
我还能用什么?
显然,对于自定义集合,Microsoft提供了一个Collection类,该类应该扩展而不是List。但是这个类非常简单,没有很多有用的东西,例如AddRange。jvitor83的答案为该特定方法提供了性能基础,但如何使缓慢的AddRange不比没有AddRange更好?
从收藏中继承比从列表中继承要多得多,我看不出有什么好处。当然,微软不会无缘无故地让我做额外的工作,所以我忍不住觉得我在某种程度上误解了什么,而继承Collection实际上并不是解决我问题的正确方法。
我看到了一些建议,比如实施IList。只是没有。这是几十行样板代码,我什么也没得到。
最后,一些人建议将列表包装为:
class FootballTeam
{
public List<FootballPlayer> Players;
}
这有两个问题:
这使我的代码变得不必要地冗长。我现在必须调用my_team.Players.Count而不是my_team.Count。幸运的是,使用C#,我可以定义索引器以使索引透明,并转发内部List的所有方法。。。但这是很多代码!我做这些工作能得到什么?这显然没有任何意义。足球队没有球员名单。这是球员名单。你不会说“约翰·麦克足球先生加入了SomeTeam的球员”。你说“John加入了SomeTeam”。您不向“字符串的字符”添加字母,而是向字符串添加字母。您不向图书馆的图书添加图书,而是向图书馆添加图书。
我意识到“幕后”发生的事情可以说是“将X添加到Y的内部列表中”,但这似乎是一种非常反直觉的思考世界的方式。
我的问题(总结)
正确的C#表示数据结构的方式是什么?数据结构“逻辑上”(也就是说,“对人类的大脑”)只是一个带有一些铃铛和口哨的列表?
从列表<T>继承总是不可接受的吗?什么时候可以接受?为什么?程序员在决定是否从List<T>继承时,必须考虑什么?
仅仅因为我认为其他答案与足球队是“是”列表<足球运动员>还是“有”列表<橄榄球运动员>的切线基本一致,这并不能回答这个问题。
OP主要要求澄清从列表<T>继承的指南:
一条准则说,你不应该继承List<t>。为什么不呢?
因为List<T>没有虚拟方法。在您自己的代码中,这不是一个问题,因为您通常可以相对轻松地切换实现,但在公共API中,这可能是一个更大的问题。
什么是公共API?我为什么要关心?
公共API是您向第三方程序员公开的接口。思考框架代码。请记住,引用的指南是“.NET Framework设计指南”,而不是“.NET应用程序设计指南”。这是有区别的,而且一般来说,公共API设计要严格得多。
如果我当前的项目没有也不可能有这个公共API,我可以放心地忽略这个准则吗?如果我确实继承了List,结果发现我需要一个公共API,我会遇到什么困难?
差不多,是的。您可能需要考虑其背后的基本原理,看看它是否适用于您的情况,但如果您没有构建公共API,那么您不需要特别担心API问题,例如版本控制(这是其中的一个子集)。
如果您将来添加了公共API,您要么需要从实现中抽象出API(不直接暴露List<T>),要么违反指南,可能会带来未来的痛苦。
为什么这很重要?列表是一个列表。什么可能会改变?我可能想要改变什么?
这取决于上下文,但由于我们以足球队为例,假设你不能添加足球运动员,如果这会导致球队超过工资上限。一种可能的添加方式是:
class FootballTeam : List<FootballPlayer> {
override void Add(FootballPlayer player) {
if (this.Sum(p => p.Salary) + player.Salary > SALARY_CAP)) {
throw new InvalidOperationException("Would exceed salary cap!");
}
}
}
啊。。。但不能重写Add,因为它不是虚拟的(出于性能原因)。
如果您在一个应用程序中(基本上,这意味着您和所有调用程序都是一起编译的),那么现在可以改为使用IList<T>并修复任何编译错误:
class FootballTeam : IList<FootballPlayer> {
private List<FootballPlayer> Players { get; set; }
override void Add(FootballPlayer player) {
if (this.Players.Sum(p => p.Salary) + player.Salary > SALARY_CAP)) {
throw new InvalidOperationException("Would exceed salary cap!");
}
}
/* boiler plate for rest of IList */
}
但是,如果你已经公开暴露给第三方,你只是做了一个破坏性的更改,这将导致编译和/或运行时错误。
TL;DR-指南适用于公共API。对于私有API,您可以随心所欲。
这里有很多很好的答案,但我想谈谈我没有提到的东西:面向对象的设计是关于增强对象的能力。
您希望将所有规则、附加工作和内部细节封装在适当的对象中。以这种方式,与此交互的其他对象不必担心这一切。事实上,您希望更进一步,积极防止其他对象绕过这些内部。
从列表继承时,所有其他对象都可以将您视为列表。他们可以直接访问添加和删除玩家的方法。你会失去控制;例如:
假设你想通过了解球员是退役、辞职还是被解雇来区分球员何时离开。您可以实现一个RemovePlayer方法,该方法采用适当的输入枚举。然而,通过从List继承,您将无法阻止对Remove、RemoveAll甚至Clear的直接访问。结果,你实际上取消了足球队课程的资格。
关于封装的其他想法。。。您提出了以下问题:
这使我的代码变得不必要地冗长。我现在必须调用my_team.Players.Count而不是my_team.Count。
你是对的,这对于所有使用你团队的客户来说都是不必要的冗长。然而,这个问题与你将名单球员暴露给所有人的事实相比是很小的,这样他们就可以在没有你同意的情况下玩弄你的球队。
你接着说:
这显然没有任何意义。足球队没有球员名单。这是球员名单。你不会说“约翰·麦克足球先生加入了SomeTeam的球员”。你说“John加入了SomeTeam”。
第一点你错了:去掉“列表”这个词,很明显一支球队确实有球员。然而,你用第二个击中了要害。你不希望客户端调用ateam.Players.Add(…)。你确实希望他们调用ateam.AddPlayer(…),而你的实现(可能还有其他事情)会在内部调用Players.Add(…)。
希望您能够看到封装对于增强对象的能力是多么重要。您希望让每个类都能很好地完成其工作,而不必担心其他对象的干扰。
这取决于上下文
当你把你的球队作为一个球员列表时,你把足球队的“想法”归结为一个方面:你把“球队”缩小到你在球场上看到的人。这一预测仅在特定情况下是正确的。在不同的背景下,这可能是完全错误的。想象一下你想成为球队的赞助商。所以你必须和团队的经理谈谈。在这种情况下,团队将被列入其经理名单。这两个列表通常不会重叠太多。其他情况包括当前玩家与前玩家等。
语义不清晰
因此,将一个团队视为其球员列表的问题在于,它的语义取决于上下文,并且当上下文发生变化时无法扩展。此外,很难表达您所使用的上下文。
类是可扩展的
当您使用只有一个成员的类(例如IListactivePlayers)时,您可以使用成员的名称(以及其注释)来明确上下文。当有其他上下文时,只需添加一个额外的成员。
类更复杂
在某些情况下,创建一个额外的类可能是过度的。每个类定义都必须通过类加载器加载,并由虚拟机缓存。这会消耗运行时性能和内存。当你有一个非常具体的背景时,可以将足球队作为球员列表。但在这种情况下,您应该只使用IList,而不是从它派生的类。
结论/注意事项
当你有一个非常具体的背景时,可以将一个团队作为一个球员列表。例如,在方法内部,完全可以写:
IList<Player> footballTeam = ...
使用F#时,甚至可以创建类型缩写:
type FootballTeam = IList<Player>
但当背景更广泛甚至不清楚时,你不应该这样做。当您创建一个新的类,而该类将来可能使用的上下文不清楚时,情况尤其如此。警告标志是当你开始向你的班级添加额外的属性(球队名称、教练等)时。这是一个明确的标志,表明班级的使用环境不是固定的,将来会改变。在这种情况下,您不能将球队视为球员列表,但您应该将球员列表(当前活跃、未受伤等)建模为球队的属性。