通用接口或通用子類

Question

我正在開發適合我需要的線性代數庫。 目前，我有2個想法，但我想知道這兩種結構的優缺點，是一個不錯的選擇。

例如，vectors：

//First structure (simple inheritance using generics 
//to prevent instanceof and casting in subclasses
public abstract class AbstractVector<T>{
    public abstract T method(T t){...}
    ...
}

public class Vector2 extends AbstractVector<Vector2>{
    public Vector2(){...}
    //Implements AbstractVector method, generic T is Vector2
    public Vector2 method(Vector2 vector){...}
}

public class Vector3 extends AbstractVector<Vector3>{...}

public class Vector4 extends AbstractVector<Vector4>{...}



//Second structure (using the structure of java AbstractList/List/ArrayList
//prevents instanceof and casting in subclasses )
public interface Vector<T>{
    T method(T t){...}
}

public abstract class AbstractVector<T> implements Vector<T>{...}

public class Vector2 extends AbstractVector<Vector2>{
    public Vector2(){...}
    //Implements Vector interface method, generic T is Vector2
    public Vector2 method(Vector2 vector){...}
}

public class Vector3 extends AbstractVector<Vector3>{...}

public class Vector4 extends AbstractVector<Vector4>{...}

在使用方面：

//1st structure 
Vector2 vector2 = new Vector2();
Vector3 vector3 = new Vector3();
vector2.method(vector3) //Compile time error!

//2nd structure (I use Vector type main advantage of interface)
Vector vector2 = new Vector2();
Vector vector3 = new Vector3();
vector2.method(vector3) //Runtime error!

目前，我有以下優點和缺點：

1. 對於第一個結構：
   優點：簡單繼承和編譯時錯誤
2. 對於第二種結構：
   優點：此結構插入通用類型Vector
   缺點：僅運行時錯誤

我是否缺少使一個結構勝過另一個結構的優點/缺點？

編輯：此庫的主要目的是將其用於幾何定義和openGL渲染。

Answer 1

我明白你的意圖。 您想使向量的尺寸成為編譯時常量，並讓編譯器在尺寸合適的情況下簽入操作（如加法，標量乘法）。 過去一段時間，我一直在考慮這些事情，但是我找不到一個好的解決方案。 類型可以由其他類型參數化，但不能由數字參數化。

我的建議是擺脫類型定義中的所有數字。 只需定義一個具有Field dimension的類Vector 。 然后，您可以檢查每個操作的尺寸兼容性，並只獲得一個類（而不是n個不同的類）。 這對於測試和維護代碼有巨大的好處。 缺點是維問題導致運行時異常，而不是編譯問題。 但是擁有清晰，整潔的代碼比這更重要。

Answer 2

具有Set接口和單獨的實現類HashSet ， TreeSet很簡單。 它使所有代碼盡可能通用，並使繼承簡單。 它允許將來擴展API，並具有向后兼容性（對於其他類）。

還有一個Set具有一項特殊功能的問題： SortedSet接口擴展了Set並僅由TreeSet實現。

interface Vector {
}

class SparseVector implements Vector {
}

class UnitVector implements Vector {
}

---

interface IonicalVector extends Vector {
    IonicalVector rotate(double phi);
}

class QuatrionsVector implements IonicalVector {
    @Override
    public IonicalVector rotate(double phi) { ... }
}

---

缺點是get(int index) LinkedList中的開銷不適合它。

就我個人而言，我將繼續使用簡單的類，並且當可以想到不同的實現時，這才有意義。

請注意，您還可以使用構建器模式通過動態選擇（私有）實現來實現一個接口。 有點像Arrays.asList 。

Vector v = Vector.with().dim(4).quatrionic(true).build();