添加新元素时应该使用克隆吗？什么时候应该使用克隆？

StackOverflow https://stackoverflow.com/questions/63748

  •  09-06-2019
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题

我想在 Java 中实现一个用于处理图形数据结构的类。我有一个 Node 类和一个 Edge 类。Graph 类维护两个列表：节点列表和边列表。每个节点必须有一个唯一的名称。我该如何防范这样的情况：

Graph g = new Graph();

Node n1 = new Node("#1");
Node n2 = new Node("#2");

Edge e1 = new Edge("e#1", "#1", "#2");

// Each node is added like a reference
g.addNode(n1);
g.addNode(n2);
g.addEdge(e1);

// This will break the internal integrity of the graph
n1.setName("#3");   
g.getNode("#2").setName("#4");

我相信在将节点和边添加到图中时应该克隆它们，并返回一个 NodeEnvelope 类来维护图结构的完整性。这是这样做的正确方法还是设计从一开始就被破坏了？

有帮助吗？

解决方案

我经常使用 Java 中的图形结构，我的建议是将图形依赖于维持其结构的 Node 和 Edge 类的任何数据成员设为 Final，而不使用 setter。事实上，如果可以的话，我会让 Node 和 Edge 完全不可变，这已经 很多好处.

因此，例如：

public final class Node {

    private final String name;

    public Node(String name) {
           this.name = name;
    }

    public String getName() { return name; }
    // note: no setter for name
}

然后，您将在 Graph 对象中进行唯一性检查：

public class Graph {
    Set<Node> nodes = new HashSet<Node>();
    public void addNode(Node n) {
        // note: this assumes you've properly overridden 
        // equals and hashCode in Node to make Nodes with the 
        // same name .equal() and hash to the same value.
        if(nodes.contains(n)) {
            throw new IllegalArgumentException("Already in graph: " + node);
        }
        nodes.add(n);
    }
}

如果需要修改节点名称，请删除旧节点并添加新节点。这听起来像是额外的工作，但它可以节省大量精力，让一切顺利进行。

不过，实际上，从头开始创建自己的图结构可能是不必要的——如果您构建自己的图结构，这个问题只是您可能遇到的许多问题中的第一个。

我建议找到一个好的开源 Java 图形库，并使用它。根据您正在做什么，有几种选择。我用过 荣格 过去，并会推荐它作为一个很好的起点。

其他提示

我不清楚为什么要为节点添加字符串名称的额外间接寻址。你的 Edge 构造函数的签名像这样不是更有意义吗 public Edge(String, Node, Node) 代替 public Edge (String, String, String)?

我不知道克隆能在哪里帮助你。

预计到达时间：如果危险来自于创建节点后更改节点名称，则抛出 IllegalOperationException 如果客户端尝试在具有现有名称的节点上调用 setName()。

在我看来，除非您明确声明您的数据结构可以克隆该元素，否则您永远不应该克隆该元素。

大多数事物的所需功能需要通过引用将实际对象传递到数据结构中。

如果你想使 Node 类更安全，使其成为图的内部类。

对我来说，使用 NodeEnvelopes 或边缘/节点工厂听起来像是过度设计。

您真的想在 Node 上公开 setName() 方法吗？您的示例中没有任何内容表明您需要它。如果您将 Node 类和 Edge 类设置为不可变，那么您设想的大多数完整性违规场景都将变得不可能。（如果您需要它们是可变的，但仅在它们添加到图形之前，您可以通过在 Node/Edge 类上设置 isInGraph 标志来强制执行此操作，该标志通过 Graph.Add{Node, Edge} 设置为 true，并且如果在设置此标志后调用，则让您的变异器抛出异常。）

我同意 jhkiley 的观点，将 Node 对象传递给 Edge 构造函数（而不是字符串）听起来是个好主意。

如果您想要一种更具侵入性的方法，您可以有一个从 Node 类返回到它所在的 Graph 的指针，并在 Node 的任何关键属性（例如名称）发生变化时更新 Graph。但我不会这样做，除非您确定需要能够更改现有节点的名称，同时保留边缘关系，这似乎不太可能。

Object.clone() 有一些重大问题，在大多数情况下不鼓励使用它。请参阅第 11 条，来自“有效的Java”约书亚·布洛赫（Joshua Bloch）的完整答案。我相信您可以在原始类型数组上安全地使用 Object.clone() ，但除此之外，您需要明智地正确使用和覆盖克隆。您最好定义一个复制构造函数或一个静态工厂方法，根据您的语义显式克隆对象。

除了 @jhkiley.blogspot.com 的评论之外，您还可以为边和节点创建一个工厂，拒绝创建名称已被使用的对象。

许可以下： CC-BY-SA 和 归因
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