ADT | 易学教程

需要读的reading MIT6.031 12，13，14

ADT:abstract data type 抽象数据类型

抽象类型：强调“

作用于数据上的操作”，程序员和

client

无需关心数据如何具体存储的，只需设计

使用操作即可。

ADT

是由操作定义的，与其内部如何实现无关！

AF：abstraction functions 抽象函数

RI：representation invariants 表示不变量

ADT和RI：如何设计良好的数据结构，通过封装来避免客户端获取数据的内部表示（即表示泄露）

避免潜在的bug--在client和implementer之间建立防火墙

ADT的特性：

Invariant 不变量

representation exposure 表示泄露

abstraction functions（AF) 抽象函数

Mutable and immutable types

可变类型的对象：提供了可改变其

内部数据的值的操作

不变数据类型：

其操作不改变

内部值，而是构造新的对象

有时一种类型会提供两种类型，可变数据类型和不可变数据类型

就像StringBuilder是String的可变版本

一个抽象类型的操作可以分为以下四种：

Creater：构造器

构造器：可能实现为构造函数或静态函数就像new ArrayList(),或者静态方法Arrays.asList()(这种静态方法通常叫做 factory method 工厂方法);

Producer：生产器利用旧的对象产生新的对象例如：String中的concat（）；

Observer：观察器将对象当作抽象类型，并返回不同类型的对象例如：List中的size（）；

Mutators：变值器改变对象属性的方法，例如List中的add（）；

通常返回void ，意味着它改变了对象的某些内部状态，但也可能返回非空状态，比如Boolean或者改变的值本身。

一些ADT的例子：

1，int是immutable的，所以他没有mutators

2，String是immutable的，也没有mutators

3，List是可变的 mutable

并且List是一个接口，需要其他调用这个接口的类（比如ArrayList，LinkedList）去具体实现它内部的方法

如何设计一个AT （抽象类型）？

设计好的ADT，靠“经验法则”，提供一组操作，设计其行为规约spec

1，设计简洁，一致的操作

不要添加只对某种特定的数据类型才有意义的操作。

2，要足以支持client对数据所做的所有操作需要，且用操作满足client需要的难度要低

3，要么抽象，要么具体，不要混合--要么针对抽象设计，要么针对具体应用的设计

Representation independence（表示独立性）

含义：用户使用ADT时无需考虑其内部如何实现，ADT内部表示的变化不应影响外部的spec和客户端。

除非ADT的操作指明了具体的pre-和post-condition，否则不能改变ADT的内部表示——spec规定了client和implementer之间的契约。

要用到defensive copy

如何测试ADT

测试creators, producers, and mutators：调用observers来观察这些operations的结果是否满足spec；

测试observers：调用creators, producers, and mutators等方法产生或改变对象，来看结果是否正确。

invariant 不变量

一个好的ADT的重要的属性是他有自己的不变量

在任何时候都是true的

并且不变量由ADT负责，与客户端的任何行为无关

为什么需要不变量？

保持程序的正确性，容易发生错误

就像String如果是个可变量，那么在所有使用String的地方，都有可能会出错，需要检查其是否发生了改变。

如何保证对象是不变的呢？

1，将属性访问权限设置为private，在类外只能用方法来获取

2，final关键字也会起到作用

3，（表示泄露）在一个immutable的对象中引用mutable的对象，也会变成mutable的，那么如何解决呢？

这要用到defensive copying：复制一个mutable的对象来避免引用造成的表示泄露

copy和clone（）

mutable类型通常有复制构造器来让我们创建一个已存在实例的副本实例

或者可以用clone()来复制一个mutable的类型，但这只支持一部分类型

除非迫不得已，否则不要寄希望于客户端上，而是要保证自己的invariants，并避免表示泄露

最好的办法就是使用immutable的类型，彻底避免表示泄露。

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/4317906/blog/4033072

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