Question

我经常看到类中的字段像List<String> list = new ArrayList<>();或Set<String> set = new HashSet<>();这样的声明。对我来说，使用变量类型的接口来提供实现的灵活性是非常有意义的。上面的示例仍然定义了必须使用哪种Collection，分别允许进行哪些操作以及在某些情况下（由于文档）其行为。

现在考虑以下情况：实际上仅需要Collection（甚至是Iterable）接口的功能才能使用该类中的字段，而Collection的种类不需要其实无关紧要，或者我不想夸大其词。因此，我选择了HashSet作为实现，并将字段声明为Collection<String> collection = new HashSet<>();。

在这种情况下，该字段实际上是否应该为Set类型？这样的声明是不好的做法吗，如果是这样，为什么？还是最好的做法是指定尽可能少的实际类型（并仍然提供所有必需的方法）。之所以这样问，是因为我几乎从未见过这样的声明，而最近在仅需要指定Collection接口的功能的情况下，我得到的更多。

示例：

// Only need Collection features, but decided to use a LinkedList
private final Collection<Listener> registeredListeners = new LinkedList<>();

public void init() {
    ExampleListener listener = new ExampleListener();
    registerListenerSomewhere(listener);
    registeredListeners.add(listener);
    listener = new ExampleListener();
    registerListenerSomewhere(listener);
    registeredListeners.add(listener);
}

public void reset() {
    for (Listener listener : registeredListeners) {
        unregisterListenerSomewhere(listener);
    }

    registeredListeners.clear();
}

Answer 1

由于您的示例使用了私有字段，因此与隐藏实现类型无关紧要。您（或正在维护此类的人）始终可以仅查看该字段的初始化程序以了解其内容。

但是，取决于使用方式，可能值得为该字段声明一个更特定的接口。声明为List表示允许重复，并且顺序很重要。声明为Set表示不允许重复，并且顺序不重要。如果有重要意义，您甚至可以声明该字段具有特定的实现类。例如，声明为LinkedHashSet表示不允许重复，但是的顺序是重要的。

如果类型出现在类的公共API中，以及对该类的兼容性限制是什么，则是否使用接口以及使用哪种接口的选择就变得更加重要。例如，假设有一种方法

public ??? getRegisteredListeners() { return ... }

现在，返回类型的选择会影响其他类。如果您可以更改所有呼叫者，也许没什么大不了的，那么您只需要编辑其他文件即可。但是假设调用者是您无法控制的应用程序。现在，接口的选择非常关键，因为在不破坏应用程序的情况下就无法更改接口。通常，这里的规则是选择最抽象的接口，以支持您希望呼叫者希望执行的操作。

大多数Java SE API返回Collection。这为基础实现提供了一定程度的抽象，但同时也为调用方提供了一组合理的操作。调用者可以迭代，获取大小，进行包含检查或将所有元素复制到另一个集合。

某些代码库使用Iterable作为返回的最抽象的接口。它所做的只是允许调用方进行迭代。有时候，这是必需的，但与Collection相比，可能有些局限。

另一种替代方法是返回Stream。如果您认为调用方可能想使用流的操作（例如过滤器，映射，查找等），而不是迭代或使用收集操作，则这很有用。

请注意，如果您选择返回Collection或Iterable，则需要确保返回不可修改的视图或进行防御性复制。否则，调用者可能会修改您班级的内部数据，这可能会导致错误。（是的，甚至Iterable都可以允许修改！考虑获取Iterator然后调用remove()方法。）如果返回Stream，则不需要不必担心，因为您不能使用Stream来修改基础源。

请注意，我把您关于字段声明的问题变成了关于方法返回类型的声明的问题。这种“编程到接口”的思想在Java中非常普遍。在我看来，对于局部变量来说并没有太大关系（这就是为什么通常使用var的原因），而对于私有字段则无关紧要，因为根据定义，这些（几乎）只影响其中的类。他们被宣布。但是，“接口编程”原则对于API签名非常重要，因此在这些情况下，您确实需要考虑接口类型。私有字段，不是很多。

（最后一点：在某些情况下，您需要关注私有字段的类型，那就是在使用直接操作私有字段的反射框架时。在这种情况下，您需要考虑一下那些字段是公共的-就像方法返回类型一样-即使未声明为public。）

Answer 2

与所有事物一样，这是一个权衡的问题。有两种相反的力量。

类型越通用，实现就越自由。如果您使用Collection，则可以随意使用ArrayList，HashSet或LinkedList，而不会影响用户/呼叫者。
返回类型越通用，用户/呼叫者可用的功能就越少。 List提供基于索引的查找。 SortedSet使通过headSet，tailSet和subSet来获取连续的子集变得容易。 NavigableSet提供了有效的O（log n）二进制搜索查找方法。如果返回Collection，则这些都不可用。只能使用最通用的访问功能。

此外，子类型还保证Collection不具有的特殊属性：Set保留唯一项。 SortedSet个已排序。 List个有订单；他们不是无序的物品袋。如果使用Collection，则用户/调用者不必一定假定这些属性成立。他们可能被迫进行防御性编码，例如即使您知道不会重复，也要处理重复的项目。

合理的决策过程可能是：

如果保证O（1）索引访问权限，请使用List。
如果元素经过排序且唯一，请使用SortedSet或NavigableSet。
如果可以保证元素唯一性而不能保证顺序，请使用Set。
否则，请使用Collection。

Answer 3

这实际上取决于您要对集合对象执行的操作。

Collection<String> cSet = new HashSet<>();
Collection<String> cList = new ArrayList<>();

在这种情况下，您可以执行以下操作：

cSet = cList;

但是，如果您喜欢：

Set<String> cSet = new HashSet<>();

尽管可以使用构造函数构造新列表，但上述操作是不允许的。

 Set<String> set = new HashSet<>();
 List<String> list = new ArrayList<>();
 list = new ArrayList<>(set);

因此，基本上可以根据用途使用Collection或Set界面。

是否为HashSet或其他实现使用Java变量类型Collection？

3 个答案: