## Chapter 4. Classes and Interfaces（类和接口）
### Item 23: Prefer class hierarchies to tagged classes（类层次结构优于带标签的类）
Occasionally you may run across a class whose instances come in two or more flavors and contain a tag field indicating the flavor of the instance. For example, consider this class, which is capable of representing a circle or a rectangle:
有时候，你可能会遇到这样一个类，它的实例有两种或两种以上的样式，并且包含一个标签字段来表示实例的样式。例如，考虑这个类，它能够表示一个圆或一个矩形：
```
// Tagged class - vastly inferior to a class hierarchy!
class Figure {
enum Shape {RECTANGLE, CIRCLE};
// Tag field - the shape of this figure
final Shape shape;
// These fields are used only if shape is RECTANGLE
double length;
double width;
// This field is used only if shape is CIRCLE
double radius;
// Constructor for circle
Figure(double radius) {
shape = Shape.CIRCLE;
this.radius = radius;
}
// Constructor for rectangle
Figure(double length, double width) {
shape = Shape.RECTANGLE;
this.length = length;
this.width = width;
}
double area() {
switch (shape) {
case RECTANGLE:
return length * width;
case CIRCLE:
return Math.PI * (radius * radius);
default:
throw new AssertionError(shape);
}
}
}
```
Such tagged classes have numerous shortcomings. They are cluttered with boilerplate, including enum declarations, tag fields, and switch statements. Readability is further harmed because multiple implementations are jumbled together in a single class. Memory footprint is increased because instances are burdened with irrelevant fields belonging to other flavors. Fields can’t be made final unless constructors initialize irrelevant fields, resulting in more boilerplate. Constructors must set the tag field and initialize the right data fields with no help from the compiler: if you initialize the wrong fields, the program will fail at runtime. You can’t add a flavor to a tagged class unless you can modify its source file. If you do add a flavor, you must remember to add a case to every switch statement, or the class will fail at runtime. Finally, the data type of an instance gives no clue as to its flavor. In short, **tagged classes are verbose, error-prone, and inefficient.**
这样的标签类有许多缺点。它们充斥着样板代码，包括 enum 声明、标签字段和 switch 语句。因为多个实现在一个类中混杂，会造成可读性受损。内存占用也增加了，因为实例被其他类型的不相关字段所拖累。除非构造函数初始化不相关的字段，否则不能将字段设置为 final，但这会导致更多的样板文件。构造函数必须设置标签字段并在没有编译器帮助的情况下初始化正确的数据字段：如果初始化了错误的字段，程序将在运行时失败。除非你能够修改它的源文件，否则你不能向标签类添加样式。如果你确实添加了一个样式，那么你必须记住要为每个 switch 语句添加一个 case，否则类将在运行时出错。最后，实例的数据类型没有给出它任何关于样式的提示。简而言之，**标签类冗长、容易出错和低效。**
Luckily, object-oriented languages such as Java offer a far better alternative for defining a single data type capable of representing objects of multiple flavors: subtyping. **A tagged class is just a pallid imitation of a class hierarchy.**
幸运的是，面向对象的语言（如 Java）提供了一个更好的选择来定义能够表示多种类型对象的单一数据类型：子类型。**标签类只是类层次结构的简易模仿。**
To transform a tagged class into a class hierarchy, first define an abstract class containing an abstract method for each method in the tagged class whose behavior depends on the tag value. In the Figure class, there is only one such method, which is area. This abstract class is the root of the class hierarchy. If there are any methods whose behavior does not depend on the value of the tag, put them in this class. Similarly, if there are any data fields used by all the flavors, put them in this class. There are no such flavor-independent methods or fields in the Figure class.
要将已标签的类转换为类层次结构，首先为标签类中的每个方法定义一个包含抽象方法的抽象类，其行为依赖于标签值。在 Figure 类中，只有一个这样的方法，即 area 方法。这个抽象类是类层次结构的根。如果有任何方法的行为不依赖于标签的值，请将它们放在这个类中。类似地，如果有任何数据字段被所有样式使用，将它们放在这个类中。在 Figure 类中没有这样的独立于样式的方法或字段。
Next, define a concrete subclass of the root class for each flavor of the original tagged class. In our example, there are two: circle and rectangle. Include in each subclass the data fields particular to its flavor. In our example, radius is particular to circle, and length and width are particular to rectangle. Also include in each subclass the appropriate implementation of each abstract method in the root class. Here is the class hierarchy corresponding to the original Figure class:
接下来，为原始标签类的每个类型定义根类的具体子类。在我们的例子中，有两个：圆形和矩形。在每个子类中包含特定于其样式的数据字段。在我们的例子中，半径是特定于圆的，长度和宽度是特定于矩形的。还应在每个子类中包含根类中每个抽象方法的适当实现。下面是原 Figure 类对应的类层次结构：
```
// Class hierarchy replacement for a tagged class
abstract class Figure {
abstract double area();
}
class Circle extends Figure {
final double radius;
Circle(double radius) {
this.radius = radius;
}
@Override
double area() {
return Math.PI * (radius * radius);
}
}
class Rectangle extends Figure {
final double length;
final double width;
Rectangle(double length, double width) {
this.length = length;
this.width = width;
}
@Override
double area() {
return length * width;
}
}
```
This class hierarchy corrects every shortcoming of tagged classes noted previously. The code is simple and clear, containing none of the boilerplate found in the original. The implementation of each flavor is allotted its own class, and none of these classes is encumbered by irrelevant data fields. All fields are final. The compiler ensures that each class’s constructor initializes its data fields and that each class has an implementation for every abstract method declared in the root class. This eliminates the possibility of a runtime failure due to a missing switch case. Multiple programmers can extend the hierarchy independently and interoperably without access to the source for the root class. There is a separate data type associated with each flavor, allowing programmers to indicate the flavor of a variable and to restrict variables and input parameters to a particular flavor.
这个类层次结构纠正了前面提到的标签类的所有缺点。代码简单明了，不包含原始代码中的样板代码。每种样式的实现都分配有自己的类，这些类没有被不相关的数据字段拖累。所有字段为 final 字段。编译器确保每个类的构造函数初始化它的数据字段，并且每个类对于根类中声明的抽象方法都有一个实现。这消除了由于缺少 switch case 而导致运行时出错的可能性。多个程序员可以独立地、可互操作地扩展层次结构，而无需查看根类的源代码。每种样式都有一个单独的数据类型，允许程序员指出变量的样式，并将变量和输入参数限制为特定的样式。
Another advantage of class hierarchies is that they can be made to reflect natural hierarchical relationships among types, allowing for increased flexibility and better compile-time type checking. Suppose the tagged class in the original example also allowed for squares. The class hierarchy could be made to reflect the fact that a square is a special kind of rectangle (assuming both are immutable):
类层次结构的另一个优点是，可以反映类型之间的自然层次关系，从而提高灵活性和更好的编译时类型检查。假设原始示例中的标签类也允许使用正方形。类层次结构可以反映这样一个事实：正方形是一种特殊的矩形（假设两者都是不可变的）：
```
class Square extends Rectangle {
Square(double side) {
super(side, side);
}
}
```
Note that the fields in the above hierarchy are accessed directly rather than by accessor methods. This was done for brevity and would be a poor design if the hierarchy were public (Item 16).
注意，上面层次结构中的字段是直接访问的，而不是通过访问器方法访问的。这样做是为了简洁，如果层次结构是公共的，那么这将是一个糟糕的设计（[Item-16](/Chapter-4/Chapter-4-Item-16-In-public-classes-use-accessor-methods-not-public-fields.md)）。
In summary, tagged classes are seldom appropriate. If you’re tempted to write a class with an explicit tag field, think about whether the tag could be eliminated and the class replaced by a hierarchy. When you encounter an existing class with a tag field, consider refactoring it into a hierarchy.
总之，标签类很少有合适的使用场景。如果想编写一个带有显式标签字段的类，请考虑是否可以删除标签并用层次结构替换。当遇到具有标签字段的现有类时，请考虑将其重构为层次结构。
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- **Next Item（下一条目）：[Item 24: Favor static member classes over nonstatic（静态成员类优于非静态成员类）](/Chapter-4/Chapter-4-Item-24-Favor-static-member-classes-over-nonstatic.md)**
- Chapter 2. Creating and Destroying Objects（创建和销毁对象）
- Item 1: Consider static factory methods instead of constructors（考虑以静态工厂方法代替构造函数）
- Item 2: Consider a builder when faced with many constructor parameters（在面对多个构造函数参数时，请考虑构建器）
- Item 3: Enforce the singleton property with a private constructor or an enum type（使用私有构造函数或枚举类型实施单例属性）
- Item 4: Enforce noninstantiability with a private constructor（用私有构造函数实施不可实例化）
- Item 5: Prefer dependency injection to hardwiring resources（依赖注入优于硬连接资源）
- Item 6: Avoid creating unnecessary objects（避免创建不必要的对象）
- Item 7: Eliminate obsolete object references（排除过时的对象引用）
- Item 8: Avoid finalizers and cleaners（避免使用终结器和清除器）
- Item 9: Prefer try with resources to try finally（使用 try-with-resources 优于 try-finally）
- Chapter 3. Methods Common to All Objects（对象的通用方法）
- Item 10: Obey the general contract when overriding equals（覆盖 equals 方法时应遵守的约定）
- Item 11: Always override hashCode when you override equals（当覆盖 equals 方法时，总要覆盖 hashCode 方法）
- Item 12: Always override toString（始终覆盖 toString 方法）
- Item 13: Override clone judiciously（明智地覆盖 clone 方法）
- Item 14: Consider implementing Comparable（考虑实现 Comparable 接口）
- Chapter 4. Classes and Interfaces（类和接口）
- Item 15: Minimize the accessibility of classes and members（尽量减少类和成员的可访问性）
- Item 16: In public classes use accessor methods not public fields（在公共类中，使用访问器方法，而不是公共字段）
- Item 17: Minimize mutability（减少可变性）
- Item 18: Favor composition over inheritance（优先选择复合而不是继承）
- Item 19: Design and document for inheritance or else prohibit it（继承要设计良好并且具有文档，否则禁止使用）
- Item 20: Prefer interfaces to abstract classes（接口优于抽象类）
- Item 21: Design interfaces for posterity（为后代设计接口）
- Item 22: Use interfaces only to define types（接口只用于定义类型）
- Item 23: Prefer class hierarchies to tagged classes（类层次结构优于带标签的类）
- Item 24: Favor static member classes over nonstatic（静态成员类优于非静态成员类）
- Item 25: Limit source files to a single top level class（源文件仅限有单个顶层类）
- Chapter 5. Generics（泛型）
- Item 26: Do not use raw types（不要使用原始类型）
- Item 27: Eliminate unchecked warnings（消除 unchecked 警告）
- Item 28: Prefer lists to arrays（list 优于数组）
- Item 29: Favor generic types（优先使用泛型）
- Item 30: Favor generic methods（优先使用泛型方法）
- Item 31: Use bounded wildcards to increase API flexibility（使用有界通配符增加 API 的灵活性）
- Item 32: Combine generics and varargs judiciously（明智地合用泛型和可变参数）
- Item 33: Consider typesafe heterogeneous containers（考虑类型安全的异构容器）
- Chapter 6. Enums and Annotations（枚举和注解）
- Item 34: Use enums instead of int constants（用枚举类型代替 int 常量）
- Item 35: Use instance fields instead of ordinals（使用实例字段替代序数）
- Item 36: Use EnumSet instead of bit fields（用 EnumSet 替代位字段）
- Item 37: Use EnumMap instead of ordinal indexing（使用 EnumMap 替换序数索引）
- Item 38: Emulate extensible enums with interfaces（使用接口模拟可扩展枚举）
- Item 39: Prefer annotations to naming patterns（注解优于命名模式）
- Item 40: Consistently use the Override annotation（坚持使用 @Override 注解）
- Item 41: Use marker interfaces to define types（使用标记接口定义类型）
- Chapter 7. Lambdas and Streams（λ 表达式和流）
- Item 42: Prefer lambdas to anonymous classes（λ 表达式优于匿名类）
- Item 43: Prefer method references to lambdas（方法引用优于 λ 表达式）
- Item 44: Favor the use of standard functional interfaces（优先使用标准函数式接口）
- Item 45: Use streams judiciously（明智地使用流）
- Item 46: Prefer side effect free functions in streams（在流中使用无副作用的函数）
- Item 47: Prefer Collection to Stream as a return type（优先选择 Collection 而不是流作为返回类型）
- Item 48: Use caution when making streams parallel（谨慎使用并行流）
- Chapter 8. Methods（方法）
- Item 49: Check parameters for validity（检查参数的有效性）
- Item 50: Make defensive copies when needed（在需要时制作防御性副本）
- Item 51: Design method signatures carefully（仔细设计方法签名）
- Item 52: Use overloading judiciously（明智地使用重载）
- Item 53: Use varargs judiciously（明智地使用可变参数）
- Item 54: Return empty collections or arrays, not nulls（返回空集合或数组，而不是 null）
- Item 55: Return optionals judiciously（明智地的返回 Optional）
- Item 56: Write doc comments for all exposed API elements（为所有公开的 API 元素编写文档注释）
- Chapter 9. General Programming（通用程序设计）
- Item 57: Minimize the scope of local variables（将局部变量的作用域最小化）
- Item 58: Prefer for-each loops to traditional for loops（for-each 循环优于传统的 for 循环）
- Item 59: Know and use the libraries（了解并使用库）
- Item 60: Avoid float and double if exact answers are required（若需要精确答案就应避免使用 float 和 double 类型）
- Item 61: Prefer primitive types to boxed primitives（基本数据类型优于包装类）
- Item 62: Avoid strings where other types are more appropriate（其他类型更合适时应避免使用字符串）
- Item 63: Beware the performance of string concatenation（当心字符串连接引起的性能问题）
- Item 64: Refer to objects by their interfaces（通过接口引用对象）
- Item 65: Prefer interfaces to reflection（接口优于反射）
- Item 66: Use native methods judiciously（明智地使用本地方法）
- Item 67: Optimize judiciously（明智地进行优化）
- Item 68: Adhere to generally accepted naming conventions（遵守被广泛认可的命名约定）
- Chapter 10. Exceptions（异常）
- Item 69: Use exceptions only for exceptional conditions（仅在确有异常条件下使用异常）
- Item 70: Use checked exceptions for recoverable conditions and runtime exceptions for programming errors（对可恢复情况使用 checked 异常，对编程错误使用运行时异常）
- Item 71: Avoid unnecessary use of checked exceptions（避免不必要地使用 checked 异常）
- Item 72: Favor the use of standard exceptions（鼓励复用标准异常）
- Item 73: Throw exceptions appropriate to the abstraction（抛出能用抽象解释的异常）
- Item 74: Document all exceptions thrown by each method（为每个方法记录会抛出的所有异常）
- Item 75: Include failure capture information in detail messages（异常详细消息中应包含捕获失败的信息）
- Item 76: Strive for failure atomicity（尽力保证故障原子性）
- Item 77: Don’t ignore exceptions（不要忽略异常）
- Chapter 11. Concurrency（并发）
- Item 78: Synchronize access to shared mutable data（对共享可变数据的同步访问）
- Item 79: Avoid excessive synchronization（避免过度同步）
- Item 80: Prefer executors, tasks, and streams to threads（Executor、task、流优于直接使用线程）
- Item 81: Prefer concurrency utilities to wait and notify（并发实用工具优于 wait 和 notify）
- Item 82: Document thread safety（文档应包含线程安全属性）
- Item 83: Use lazy initialization judiciously（明智地使用延迟初始化）
- Item 84: Don’t depend on the thread scheduler（不要依赖线程调度器）
- Chapter 12. Serialization（序列化）
- Item 85: Prefer alternatives to Java serialization（优先选择 Java 序列化的替代方案）
- Item 86: Implement Serializable with great caution（非常谨慎地实现 Serializable）
- Item 87: Consider using a custom serialized form（考虑使用自定义序列化形式）
- Item 88: Write readObject methods defensively（防御性地编写 readObject 方法）
- Item 89: For instance control, prefer enum types to readResolve（对于实例控制，枚举类型优于 readResolve）
- Item 90: Consider serialization proxies instead of serialized instances（考虑以序列化代理代替序列化实例）