Java N-Tuple實現

Question

我剛剛創建了一個類型安全的Java n-tuple。
我正在使用一些非傳統的方法來實現類型安全（我只是為了好玩）。

有人可以就改進它或一些可能的缺陷提供一些意見。

public class Tuple {
    private Object[] arr;
    private int size;
    private static boolean TypeLock = false;
    private static Object[] lastTuple = {1,1,1}; //default tuple type

    private Tuple(Object ... c) {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        size=c.length;
        arr=c;
        if(TypeLock)
        {
            if(c.length == lastTuple.length)
                for(int i = 0; i<c.length; i++)
                {
                    if(c[i].getClass() == lastTuple[i].getClass())
                        continue;
                    else
                        throw new RuntimeException("Type Locked");
                }
            else
                throw new RuntimeException("Type Locked");
        }

        lastTuple = this.arr;
    }

    public static void setTypeLock(boolean typeLock) {
        TypeLock = typeLock;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        // TODO Auto-generated method stub
        if (this == obj)
            return true;

        Tuple p = (Tuple)obj;

        for (int i = 0; i < size; i++)
        {
            if (p.arr[i].getClass() == this.arr[i].getClass())
            {
                if (!this.arr[i].equals(p.arr[i]))
                    return false;
            }
            else
                return false;
        }
        return true;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        // TODO Auto-generated method stub
        int res = 17;
        for(int i = 0; i < size; i++)
            res = res*37+arr[i].hashCode();

        return res;
    }

    @Override
    public String toString() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return Arrays.toString(arr);
    }

    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Tuple,String> birthDay = new HashMap<Tuple,String>();
        Tuple p = new Tuple(1,2,1986);
        Tuple.setTypeLock(true);
        Tuple p2 = new Tuple(2,10,2009);
        Tuple p3 = new Tuple(1,2,2010);
        Tuple p4 = new Tuple(1,2,2010);
        birthDay.put(p,"Kevin");
        birthDay.put(p2,"Smith");
        birthDay.put(p3,"Sam");
        birthDay.put(p4, "Jack");
        System.out.println(birthDay);
        System.out.println(birthDay.get(new Tuple(1,2,1986)));
        birthDay.put(new Tuple(1,2,""),"");
    }
}

Answer 1

感謝在實踐中學習。 以下是改進的“機會”建議：

1. 只有一種Tuple可以存在（一旦設置了Typelock）。 這會損害想要使用多種類型元組的程序的可重用性和可伸縮性，除非你采用cut-n-paste重用（BirthdayTuple，DimensionsTuple，StreetAddressTuple，...）。 考慮一個接受目標類型的TupleFactory類，並創建一個元組構建器對象來生成元組。

2. 沒有記錄“null”作為元組中值的有效性。 我認為在設置Typelock之前，允許null; 但是在設置了Typelock之后，代碼將生成NullPointerException - 這是不一致的。 如果不允許它們，構造函數應該捕獲它並禁止它（不管Typelock）。 如果允許它們，則整個代碼（構造函數，等號，哈希碼等）需要修改才能允許它。

3. 確定元組是否是不可變的值對象。 基於缺乏制定方法，我猜是這樣的。 如果是這樣，那么小心“采用”傳入的數組 - lastTuple=this.arr 。 即使它是一個var arg構造函數，也可以直接使用數組調用構造函數。 該類采用數組（保持對它的引用），然后可以在類外部更改數組中的值。 我會做一個數組的淺表副本，但也記錄了具有非不可變值的元組的潛在問題（可以在元組之外進行更改）。

4. 你的equals方法缺少空檢查（ if (obj == null) return false ）和類檢查（ obj instanceof Tuple或this.getClass().equals(object.getClass()) ）。 平等的成語有很好的記錄。

5. 除了通過toString之外，沒有辦法查看元組的值。 這保護了價值觀和整體不變性，但我認為它限制了階級的有用性。

6. 雖然我意識到它只是一個例子，但我不希望將這個類用於生日/日期之類的東西。 在具有固定對象類型的解決方案域中，真正的類（如Date）要好得多。 我想這個類在元組是第一類對象的特定域中是有用的。

編輯一直在想這個。 這是我對一些代碼的看法（在github + 測試中 ）：

===
Tuple.java
===
package com.stackoverflow.tuple;

/**
 * Tuple are immutable objects.  Tuples should contain only immutable objects or
 * objects that won't be modified while part of a tuple.
 */
public interface Tuple {

    public TupleType getType();
    public int size();
    public <T> T getNthValue(int i);

}


===
TupleType.java
===
package com.stackoverflow.tuple;

/**
 * Represents a type of tuple.  Used to define a type of tuple and then
 * create tuples of that type.
 */
public interface TupleType {

    public int size();

    public Class<?> getNthType(int i);

    /**
     * Tuple are immutable objects.  Tuples should contain only immutable objects or
     * objects that won't be modified while part of a tuple.
     *
     * @param values
     * @return Tuple with the given values
     * @throws IllegalArgumentException if the wrong # of arguments or incompatible tuple values are provided
     */
    public Tuple createTuple(Object... values);

    public class DefaultFactory {
        public static TupleType create(final Class<?>... types) {
            return new TupleTypeImpl(types);
        }
    }

}


===
TupleImpl.java (not visible outside package)
===
package com.stackoverflow.tuple;

import java.util.Arrays;

class TupleImpl implements Tuple {

    private final TupleType type;
    private final Object[] values;

    TupleImpl(TupleType type, Object[] values) {
        this.type = type;
        if (values == null || values.length == 0) {
            this.values = new Object[0];
        } else {
            this.values = new Object[values.length];
            System.arraycopy(values, 0, this.values, 0, values.length);
        }
    }

    @Override
    public TupleType getType() {
        return type;
    }

    @Override
    public int size() {
        return values.length;
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    @Override
    public <T> T getNthValue(int i) {
        return (T) values[i];
    }

    @Override
    public boolean equals(Object object) {
        if (object == null)   return false;
        if (this == object)   return true;

        if (! (object instanceof Tuple))   return false;

        final Tuple other = (Tuple) object;
        if (other.size() != size())   return false;

        final int size = size();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            final Object thisNthValue = getNthValue(i);
            final Object otherNthValue = other.getNthValue(i);
            if ((thisNthValue == null && otherNthValue != null) ||
                    (thisNthValue != null && ! thisNthValue.equals(otherNthValue))) {
                return false;
            }
        }

        return true;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int hash = 17;
        for (Object value : values) {
            if (value != null) {
                hash = hash * 37 + value.hashCode();
            }
        }
        return hash;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return Arrays.toString(values);
    }
}


===
TupleTypeImpl.java (not visible outside package)
===
package com.stackoverflow.tuple;

class TupleTypeImpl implements TupleType {

    final Class<?>[] types;

    TupleTypeImpl(Class<?>[] types) {
        this.types = (types != null ? types : new Class<?>[0]);
    }

    public int size() {
        return types.length;
    }

    //WRONG
    //public <T> Class<T> getNthType(int i)

    //RIGHT - thanks Emil
    public Class<?> getNthType(int i) {
        return types[i];
    }

    public Tuple createTuple(Object... values) {
        if ((values == null && types.length == 0) ||
                (values != null && values.length != types.length)) {
            throw new IllegalArgumentException(
                    "Expected "+types.length+" values, not "+
                    (values == null ? "(null)" : values.length) + " values");
        }

        if (values != null) {
            for (int i = 0; i < types.length; i++) {
                final Class<?> nthType = types[i];
                final Object nthValue = values[i];
                if (nthValue != null && ! nthType.isAssignableFrom(nthValue.getClass())) {
                    throw new IllegalArgumentException(
                            "Expected value #"+i+" ('"+
                            nthValue+"') of new Tuple to be "+
                            nthType+", not " +
                            (nthValue != null ? nthValue.getClass() : "(null type)"));
                }
            }
        }

        return new TupleImpl(this, values);
    }
}


===
TupleExample.java
===
package com.stackoverflow.tupleexample;

import com.stackoverflow.tuple.Tuple;
import com.stackoverflow.tuple.TupleType;

public class TupleExample {

    public static void main(String[] args) {

        // This code probably should be part of a suite of unit tests
        // instead of part of this a sample program

        final TupleType tripletTupleType =
            TupleType.DefaultFactory.create(
                    Number.class,
                    String.class,
                    Character.class);

        final Tuple t1 = tripletTupleType.createTuple(1, "one", 'a');
        final Tuple t2 = tripletTupleType.createTuple(2l, "two", 'b');
        final Tuple t3 = tripletTupleType.createTuple(3f, "three", 'c');
        final Tuple tnull = tripletTupleType.createTuple(null, "(null)", null);
        System.out.println("t1 = " + t1);
        System.out.println("t2 = " + t2);
        System.out.println("t3 = " + t3);
        System.out.println("tnull = " + tnull);

        final TupleType emptyTupleType =
            TupleType.DefaultFactory.create();

        final Tuple tempty = emptyTupleType.createTuple();
        System.out.println("\ntempty = " + tempty);

        // Should cause an error
        System.out.println("\nCreating tuple with wrong types: ");
        try {
            final Tuple terror = tripletTupleType.createTuple(1, 2, 3);
            System.out.println("Creating this tuple should have failed: "+terror);
        } catch (IllegalArgumentException ex) {
            ex.printStackTrace(System.out);
        }

        // Should cause an error
        System.out.println("\nCreating tuple with wrong # of arguments: ");
        try {
            final Tuple terror = emptyTupleType.createTuple(1);
            System.out.println("Creating this tuple should have failed: "+terror);
        } catch (IllegalArgumentException ex) {
            ex.printStackTrace(System.out);
        }

        // Should cause an error
        System.out.println("\nGetting value as wrong type: ");
        try {
            final Tuple t9 = tripletTupleType.createTuple(9, "nine", 'i');
            final String verror = t9.getNthValue(0);
            System.out.println("Getting this value should have failed: "+verror);
        } catch (ClassCastException ex) {
            ex.printStackTrace(System.out);
        }

    }

}

===
Sample Run
===
t1 = [1, one, a]
t2 = [2, two, b]
t3 = [3.0, three, c]
tnull = [null, (null), null]

tempty = []

Creating tuple with wrong types: 
java.lang.IllegalArgumentException: Expected value #1 ('2') of new Tuple to be class java.lang.String, not class java.lang.Integer
    at com.stackoverflow.tuple.TupleTypeImpl.createTuple(TupleTypeImpl.java:32)
    at com.stackoverflow.tupleexample.TupleExample.main(TupleExample.java:37)

Creating tuple with wrong # of arguments: 
java.lang.IllegalArgumentException: Expected 0 values, not 1 values
    at com.stackoverflow.tuple.TupleTypeImpl.createTuple(TupleTypeImpl.java:22)
    at com.stackoverflow.tupleexample.TupleExample.main(TupleExample.java:46)

Getting value as wrong type: 
java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String
    at com.stackoverflow.tupleexample.TupleExample.main(TupleExample.java:58)

Answer 2

這種類型如何安全？ 您正在拋出運行時異常，而不是在編譯時報告類型錯誤。

你試圖在靜態抽象而不是在靜態類型語言中這是不可能的，而不會丟失類型安全。

附錄：

元組可以由異構元素（即具有不同類型的元素）組成。 因此，對於這個Tuple類來說，提供甚至“rutime typesafety”是不可能的。 該類的客戶負責進行適當的演員表。

這是你在Java中可以做的最好的事情:( 編輯：請參閱Brent的文章，了解更好的Tuple實現。（它不需要在客戶端進行類型轉換。））

final class Tuple {
  private final List<Object> elements;

  public Tuple(final Object ... elements) {
    this.elements = Arrays.asList(elements);
  }

  @Override
  public String toString() {
    return elements.toString();
  }

  //
  // Override 'equals' and 'hashcode' here
  //

  public Object at(final int index) {
    return elements.get(index);
  }
}

Answer 3

這是最簡單的解決方案，也是最好的解決方案。 它類似於在.NET中表示元組的方式。 它仔細回避了java擦除。 它是強類型的。 它不會拋出異常。 這是非常容易使用。

public interface Tuple
{
    int size();
}

public class Tuple2<T1,T2> implements Tuple
{
    public final T1 item1;
    public final T2 item2;

    public Tuple2(
        final T1 item_1,
        final T2 item_2)
    {
        item1 = item_1;
        item2 = item_2;
    }

    @Override
    public int size()
    {
        return 2;
    }
}

public class Tuple3<T1,T2,T3> implements Tuple
{
    public final T1 item1;
    public final T2 item2;
    public final T3 item3;

    public Tuple3(
        final T1 item_1,
        final T2 item_2,
        final T3 item_3)
    {
        item1 = item_1;
        item2 = item_2;
        item3 = item_3;
    }

    @Override
    public int size()
    {
        return 3;
    }
}

Answer 4

你應該看看.NET的Tuple的實現 。 它們是編譯時類型安全的。

Answer 5

這是一個非常糟糕的n元組實現，它使用泛型來提供編譯時類型檢查。 主要方法（為演示目的而提供）顯示了使用它的可怕程度：

interface ITuple { }

/**
 * Typed immutable arbitrary-length tuples implemented as a linked list.
 *
 * @param <A> Type of the first element of the tuple
 * @param <D> Type of the rest of the tuple
 */
public class Tuple<A, D extends ITuple> implements ITuple {

    /** Final element of a tuple, or the single no-element tuple. */
    public static final TupleVoid END = new TupleVoid();

    /** First element of tuple. */
    public final A car;
    /** Remainder of tuple. */
    public final D cdr;

    public Tuple(A car, D cdr) {
        this.car = car;
        this.cdr = cdr;
    }

    private static class TupleVoid implements ITuple { private TupleVoid() {} }

    // Demo time!
    public static void main(String[] args) {
        Tuple<String, Tuple<Integer, Tuple<String, TupleVoid>>> triple =
                new Tuple<String, Tuple<Integer, Tuple<String, TupleVoid>>>("one",
                        new Tuple<Integer, Tuple<String, TupleVoid>>(2,
                                new Tuple<String, TupleVoid>("three",
                                        END)));
        System.out.println(triple.car + "/" + triple.cdr.car + "/" + triple.cdr.cdr.car);
        //: one/2/three
    }
}

Answer 6

typeLock的目的是typeLock ？ 允許某人阻止構建更多這些對象？ 這部分沒有多大意義。

你為什么要讓某人阻止你的對象進一步實例化？ 如果由於某種原因這是你需要的東西，而不是“鎖定”一個類並拋出異常，只需確保代碼路徑...不會創建更多類型的對象。

靜態lastTuple的目的是什么，它被設置為最后一個實例化Tuple的引用？ 混合這樣的靜態引用是一種不好的做法。

坦率地說，代碼很混亂，盡管這個類的需求令人困惑。 如果這是我在工作環境中審查的代碼，我不會允許它。

Answer 7

在wave項目中看到了這段代碼

public class Tuple<A> {

  private final A[] elements;

  public static <A> Tuple<A> of(A ... elements) {
    return new Tuple<A>(elements);
  }

  public Tuple(A ... elements) {
    this.elements = elements;
  }

  public A get(int index) {
    return elements[index];
  }

  public int size() {
    return elements.length;
  }

  public boolean equals(Object o) {
    if (this == o) {
      return true;
    }

    if (o == null || o.getClass() != this.getClass()) {
      return false;
    }

    Tuple<A> o2 = (Tuple<A>) o;
    return Arrays.equals(elements, o2.elements);
  }

  @Override
  public int hashCode() {
    return Arrays.hashCode(elements);
  }

  @Override
  public String toString() {
    return Arrays.toString(elements);
  }
}

Answer 8

如果您真的對編寫類型安全容器感興趣，請查看泛型：

public class Tuple<T> {
  private final T[] arr;
  public Tuple (T... contents) {
    arr = contents;  //not sure if this compiles??
  }

  // etc

  public static final void main(String[] args) {
    Tuple<String> stringTuple = new Tuple<String>("Hello", "World!");
    Tuple<Integer> intTuple = new Tuple<Integer>(2010,9,4);
  }
}

Answer 9

將泛型用於編譯時類型安全性會更好。 您可以為每個arity定義一個接口。 然后，您可以定義單獨的Callable接口以訪問元組的值。

interface Tuple1 <T0> { <R> R accept ( Callable1<R,T0> callable ) ; }

interface Tuple2 <T0,T1> { <R> R accept ( Callable2<R,T0,T1> callable ) ; }

...

interface Tuplek <T0,T1,T2,...,Tk> { <R> R accept ( Callablek<R,T0,T1,T2,...,Tk> callable ) ; }

interface Callable1<R,T0> { R call ( T0 t0 ) ; }

interface Callable2<R,T0> { R call ( T0 t0 , T1 t1 ) ; }

....

interface Callablek<R,T0,T1,T2,...,Tk> { R call ( T0 t0 , T1 t1 , T2 t2 , ... , Tk tk ) ; }