設計問題：如何最好地使用構圖

Question

我正在做一個項目，對它的設計有些懷疑。 我怎樣才能最好地設計以下問題（在 JAVA 中）：

Class A具有以下屬性：

• HashSet of Pixels，其中每個像素的 x,y 坐標和值 v 介於 0-1 之間。
• class B 的實例。

Class B與以下 function：

• 一個 function 獲取一個像素並返回其左鄰居。

當我在 class 中時，AI 想在 A 中的每個像素上使用 B.function 並僅當它不存在時才將其添加到 HashSet 中。 問題是，我不想將主題集發送到ZC1C425268E68385D1AB5074C174F14F14Z，從ZC1C425268E68E68385D1AB5074C174C17A94F14的情況下返回新的Pixel新實例（如果已經存在），那么它可能已經存在了這一點，這是有多糟糕的。像素）。

我還有什么其他選擇？

Answer 1

由於您使用Set<Pixel>您必須創建新的Pixel實例來檢查它是否存在於集合中。

如果在調用B.function方法后集合包含N個元素，您將創建額外的N個Pixel節點。 如果所有元素都是新的，您只需將它們添加到 set 中， Garbage Collection需要清除它們。 缺點之一是我們需要創建m （其中m <= N - 集合中已經存在的Pixel -s 的數量），然后我們需要通過GC收集它們。 m/N比率有多大取決於您的算法和您實際在做什么。

讓我們計算在集合中N = 1_000_000像素需要消耗多少 memory。 我們知道int是4 bytes ， double是8 bytes ，讓我們為 object 添加額外的8 bytes和8 bytes作為參考。 它為Pixel object 的每個實例提供32 bytes 。 我們需要創建N個提供32MB的對象。 假設我們的比率是50% ，所以我們分配16MB只是為了檢查它是不需要的。

如果這是您無法支付的成本，則需要開發允許您按left-to-right的順序迭代Set<Pixel>的算法。 因此， Pixel X的左鄰居在X之前。

假設Pixel X(x, y)的左鄰居是像素X'(x - 1, y) 。 Pixel B(0, y)沒有左鄰。 您需要使用TreeSet並在Pixel class 中實現Comparable<Pixel>接口。 簡單的實現可能如下所示：

@Override
public int compareTo(Pixel o) {
    return this.y == o.y ? this.x - o.x : this.y - o.y;
}

這允許您按從左到右的順序迭代集合： (0, 0), (1, 0), ...., (x - 1, y), (x, y), (x + 1, y), ... , (maxX, maxY) 。 因此，當您迭代它時，您可以檢查前一個元素是否是當前Pixel的左鄰居。 示例實現可能如下所示：

void addNeighboursIfNeeded() {
    Set<Pixel> neighbours = new HashSet<>(pixels.size());
    Pixel last = null;
    for (Pixel p : pixels) {
        if (p.getX() == 0 || p.isLeftNeighbour(last)) {
            // a left border pixel
            // or last checked element is a left neighbour of current pixel.
            last = p;
            continue;
        }
        // last element was not our left-neighbour so we need to call b method
        Pixel left = b.getLeft(p);
        neighbours.add(left);
        last = p;
    }
    // add all new neigbours
    pixels.addAll(neighbours);
}

這應該允許您保存分配給重復Pixel對象的 memory。

Answer 2

我可以在這里看到一些關於 object 面向編程的擔憂。

1. 封裝違規：當您從 A 調用 B 的 function 對 A 的數據進行操作時（您通過不發送 HashMap 來避免這種情況），它違反了封裝（如果有原因，盡管它是可以接受的）。 是否可以將 function（在 A 的 HashSet 上操作）移動到 A？ 這將保護 A 的 state 不被暴露。
2. 類的擴散：有可能會有大量的Point類型的對象。 您可以考慮使用享元 GOF 設計模式，它將每個點的 state 外化並使其可重用。 並將大幅減少數量。
3. 將大量點集合傳遞給 B 中的方法：如果您可以將方法從 B 轉移到 A，則該點得到解決。 無論如何 java 將通過引用傳遞此集合。 但在這種情況下，它對外部類的修改開放（需要注意這方面）。
4. Point類型的抽象：如果 class Point 只有 state 而沒有任何行為，則會導致違反封裝。 您可以將方法getNeighbour()轉換為 Point 嗎？ 因為它將使 Point 不可變（這是必不可少的）。 當然，實際算法可以委托給另一個 class （如果其獨立變化的職責並且具有算法層次結構，請在此處考慮 GOF 策略模式）。
5. 集合中點的唯一性：您的集合將適當注意適當的 Hash 和 class 點的邏輯相等性。