Die Verwaltung des Objektzustands in Java ist ein grundlegender Aspekt der objektorientierten Programmierung. Dazu gehören die Steuerung und Aufrechterhaltung der in einem Objekt gespeicherten Daten und wie sich diese Daten im Laufe der Zeit ändert. Hier ist eine Aufschlüsselung des Prozesses und der wichtigsten Überlegungen:
1. Objektzustand verstehen:
* Zustand definiert: Der Zustand eines Objekts wird durch die in seinen Feldern gespeicherten Werte dargestellt (Instanzvariablen). Diese Werte definieren den Zustand des Objekts zu einem bestimmten Zeitpunkt.
* Statusänderungen: Der Zustand ändert sich, wenn Methoden auf das Objekt aufgerufen werden, das die Werte seiner Felder ändert.
* Objektidentität gegen Zustand: Es ist entscheidend, zwischen der Identität eines Objekts (seinem einzigartigen Ort im Gedächtnis) und seinem Zustand (den Daten) zu unterscheiden. Zwei Objekte können den gleichen Zustand haben, aber dennoch unterschiedliche Objekte sein.
2. Schlüsselprinzipien und -techniken:
* Kapselung (Datenversteck):
* Prinzip: Beschränken Sie den direkten Zugriff auf die Felder des Objekts. Machen Sie Felder "privat".
* Zweck: Schützt den internen Zustand vor unbeabsichtigter Modifikation. Ermöglicht Ihnen zu steuern, wie der Zustand zugegriffen und verändert wird.
* Implementierung: Verwenden Sie "private" Zugriffsmodifikatoren für Felder. Stellen Sie die Methoden "Getter" (Accessor) und "Setter" (Mutator) zur Verfügung, um kontrolliert mit dem Zustand zu interagieren.
* Beispiel:
`` `Java
Person der öffentlichen Klasse {
privater Zeichenfolge Name;
privates int Alter;
öffentliche Person (Zeichenfolge Name, int Alter) {
this.name =name;
this.age =Alter;
}
public String getName () {
Rückgabename;
}
public void setName (String Name) {
this.name =name;
}
public int getageage () {
Rückkehralter;
}
public void setage (int ay) {
if (Alter> =0) {// Validierung
this.age =Alter;
} anders {
System.out.println ("Alter kann nicht negativ sein");
}
}
}
`` `
* kontrollierten Zugriff mit Gettern und Setter:
* Getter (Accessors): `öffentliche Methoden, die den Wert eines Feldes zurückgeben. Sie bieten schreibgeschützte Zugriff auf den Zustand des Objekts.
* Setzer (Mutatoren): "Öffentliche" Methoden, die die Änderung des Wertes eines Feldes ermöglichen. Entscheidend ist, dass Setzer Validierung und Logik enthalten sollten, um sicherzustellen, dass der Zustand konsistent und gültig bleibt.
* Unveränderlichkeit: Wenn Sie nach Objekterstellung Zustand ändern möchten, stellen Sie keine Setzer an. Erstellen Sie das Objekt mit allen erforderlichen Zustandsinformationen im Konstruktor.
* Validierung:
* Zweck: Stellt sicher, dass der Zustand des Objekts gemäß den Regeln Ihrer Bewerbung gültig bleibt.
* Implementierung: Fügen Sie die Validierungslogik in Setzer und Konstruktoren ein. Überprüfen Sie, ob ungültige Werte wie negative Altersalter, leere Zeichenfolgen oder Nummern außerhalb des Bereichs.
* Beispiel: (Siehe die "Setage" -Methode in der obigen Klasse "Person".)
* Unveränderlichkeit:
* Prinzip: Der Zustand eines unveränderlichen Objekts kann nach dem Erstellen nicht geändert werden.
* Vorteile:
* Gewindesicherheit: Unveränderliche Objekte sind von Natur aus fadensicher, da ihr Zustand nicht gleichzeitig geändert werden kann.
* Einfachheit: Einfacher zu argumentieren und zu debuggen, weil der Staat vorhersehbar ist.
* Caching: Kann sicher zwischengespeichert werden, ohne sich um Änderungen zu sorgen.
* Implementierung:
* Machen Sie alle Felder "Final" und "Private".
* Geben Sie keine Setter an.
* Wenn ein Feld ein veränderliches Objekt ist (wie ein "list" oder `map`), geben Sie eine defensive Kopie im Getter zurück, um eine externe Modifikation zu verhindern.
* Beispiel:
`` `Java
öffentliche endgültige Klasse Unternehmerpoint {
privates Finale int x;
private Finale int y;
public ImbumPoint (int x, int y) {
this.x =x;
this.y =y;
}
public int getX () {
Rückkehr x;
}
public int gety () {
kehre y zurück;
}
}
`` `
* Beobachtermuster (für abhängige Objekte):
* Wann zu verwenden: Wenn der Zustand eines Objekts (das Subjekt) den Zustand anderer Objekte (Beobachter) beeinflusst.
* Mechanismus: Das Subjekt unterhält eine Liste von Beobachtern und benachrichtigt sie, wenn sich sein Zustand ändert. Beobachter aktualisieren sich dann entsprechend.
* Beispiel: Ein Aktienkurs -Tracker benachrichtigt möglicherweise alle registrierten Anleger, wenn sich der Preis einer Aktien ändert.
* Memento -Muster (zur Erhaltung des Zustands):
* Wann zu verwenden: Wenn Sie den Status eines Objekts zu verschiedenen Zeitpunkten speichern und wiederherstellen müssen (z. B. für die Rückgängigkeits-/Wiederherstellungsfunktionalität).
* Mechanismus: Das Objekt erstellt ein "Memento" -Objekt, das einen Schnappschuss seines aktuellen Zustands enthält. Das Erinnerungsstück kann gespeichert und später verwendet werden, um das Objekt in diesem gespeicherten Zustand wiederherzustellen.
* Statusmuster (für Verhalten auf der Grundlage des Zustands):
* Wann zu verwenden: Wenn sich das Verhalten eines Objekts abhängig von seinem internen Zustand ändert.
* Mechanismus: Stellen Sie jeden möglichen Zustand als separate Klasse dar. Das Kontextobjekt (das Objekt, dessen Verhalten ändert) enthält einen Hinweis auf ein Zustandsobjekt. Wenn eine Methode im Kontext aufgerufen wird, delegiert sie den Aufruf an das aktuelle Statusobjekt.
* Beispiel: Eine Verkaufsautomatin kann Zustände wie "Leerlauf", "Produkt auswählen", "Abgabe" und "OutofStock" mit unterschiedlichem Verhalten haben.
* Gewindesicherheit (Parallelität):
* Bedeutung: Wenn mehrere Threads gleichzeitig auf den Status eines Objekts zugreifen und diese ändern können, müssen Sie die Sicherheit der Gewinne sicherstellen.
* Techniken:
* Synchronisation: Verwenden Sie "Synchronisierte" Blöcke oder Methoden, um kritische Codeabschnitte zu schützen, in denen der Status geändert wird.
* Schlösser: Verwenden Sie `java.util.concurrent
* Atomvariablen: Verwenden Sie `Java.util.Concurrent.atomic` -Klassen (z. B.` Atomicinger`, `atomicboolean`) für Atomic -Operationen an primitiven Typen.
* Unveränderliche Objekte: Wie bereits erwähnt, sind unveränderliche Objekte von Natur aus mit Thread-Safe.
* Beispiel:
`` `Java
öffentliche Klassenzähler {
private int count =0;
public synchronisierte void Increment () {
zählen ++;
}
public int getcount () {
Rückgabezahl;
}
}
`` `
* Serialisierung:
* Zweck: Umwandlung des Zustands eines Objekts in einen Strom von Bytes zur Speicherung oder Übertragung.
* Implementierung: Implementieren Sie die Schnittstelle von `java.io.serializable '. Der JVM behandelt den Serialisierungsprozess automatisch. Sie können die Serialisierung mithilfe des Schlüsselworts "Transient" (um Felder auszuschließen) und durch die Implementierung von `writeObject ()` und `readObject ()` `` `` “anpassen.
* Überlegungen: Achten Sie auf die Kompatibilität serialisierter Objekte, wenn Sie die Klassendefinition aktualisieren.
3. Best Practices:
* Prinzip des geringsten Privilegs: Gewähren Sie nur den Zugriff auf den Zustand des Objekts, der unbedingt erforderlich ist.
* klares Benennen: Verwenden Sie beschreibende Namen für Felder, Getters und Setter, um den Code leicht zu verstehen.
* Dokumentieren Sie Ihren Code: Erläutern Sie den Zweck jedes Feldes und das erwartete Verhalten von Gettern und Setter in Javadoc -Kommentaren.
* gründlich testen: Schreiben Sie Unit -Tests, um zu überprüfen, ob der Zustand des Objekts korrekt verwaltet wird und dass die Validierungsregeln durchgesetzt werden.
* Betrachten Sie den Anwendungsfall: Der beste Ansatz für das Staatsmanagement hängt von den spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung ab. Wählen Sie die Techniken, die das richtige Gleichgewicht zwischen Flexibilität, Sicherheit und Leistung bieten.
* öffentliche Felder vermeiden: Das direkte Aufdecken von Feldern als "öffentlich" ist im Allgemeinen eine schlechte Praxis. Es umgeht die Kapselung und macht es schwierig, den Zustand zu kontrollieren und aufrechtzuerhalten.
* Defensivkopieren: Wenn Sie veränderliche Objekte von Gettern zurückgeben, sollten Sie eine * defensive Kopie * zurückgeben, um zu verhindern, dass der Anrufer den internen Zustand des Objekts direkt ändert. Dies ist besonders wichtig in unveränderlichen Klassen.
* Überlegen Sie die Verwendung von Datensätzen (Java 14+): Datensätze sind eine kurze Möglichkeit, unveränderliche Datenklassen zu erstellen. Sie generieren automatisch Konstruktoren, Getter, `equals ()`, `HashCode ()` und `toString ()` ``. Sie sind gut geeignet, um Datenübertragungsobjekte (DTOs) oder einfache Datenstrukturen darzustellen.
Zusammenfassend:
Das Verwalten des Objektzustands in Java ist ein kritischer Aspekt des objektorientierten Designs. Durch Einhaltung von Prinzipien wie Kapselung, Unveränderlichkeit, Validierung und Gewindesicherheit können Sie robuste, wartbare und zuverlässige Anwendungen erstellen. Die spezifischen Techniken, die Sie wählen, hängen von der Komplexität Ihrer Objekte und den Anforderungen Ihrer Anwendung ab.
