学习笔记6（聚合）
聚合（aggregation）
在现实生活中，一个对象可能是由很多部分组成的，比如房子这个对象是由许多窗户对象，墙对象等等共同组成的。所以有时需要从一个对象扩展，进而创建出另一个对象。
在程序设计中，有些时候也要对一个对象扩展创建新的对象，比如在大学里你希望创建一个course类，它拥有如下信息：课程的名字，导师的各种信息（姓、名、办公室），所用书本的信息（书名、出版社、作者）。
在这个例子中，course类涉及到了导师和书本这两个对象。当然，我们可以把这两个对象的所有消息都储存在course类的字段当中，但是这并不是一个好的习惯。好的原则是分离这些项，使他们有自己的类，比如导师有自己的instructor类，书本有textbook类，下面以instructor类为例。
1、例子
（1）instructor类和textbook类
/**
This class stores data about an instructor.
*/
public class Instructor
{
private String lastName; // Last name
private String firstName; // First name
private String officeNumber; // Office number
/**
This constructor initializes the last name,
first name, and office number.
@param lname The instructor's last name.
@param fname The instructor's first name.
@param office The office number.
*/
public Instructor(String lname, String fname,
String office)
{
lastName = lname;
firstName = fname;
officeNumber = office;
}
/**
The copy constructor initializes the object
as a copy of another Instructor object.
@param object2 The object to copy.
*/
public Instructor(Instructor object2)
{
lastName = object2.lastName;
firstName = object2.firstName;
officeNumber = object2.officeNumber;
}
/**
The set method sets a value for each field.
@param lname The instructor's last name.
@param fname The instructor's first name.
@param office The office number.
*/
public void set(String lname, String fname,
String office)
{
lastName = lname;
firstName = fname;
officeNumber = office;
}
/**
toString method
@return A string containing the instructor
information.
*/
public String toString()
{
// Create a string representing the object.
String str = "Last Name: " + lastName +
"\nFirst Name: " + firstName +
"\nOffice Number: " + officeNumber;
// Return the string.
return str;
}
}textbook类和instructor类基本上一样：
（2） course类和主函数
/**
This class stores data about a course.
*/
public class Course
{
private String courseName; // Name of the course
private Instructor instructor; // The instructor
private TextBook textBook; // The textbook
/**
This constructor initializes the courseName,
instructor, and text fields.
@param name The name of the course.
@param instructor An Instructor object.
@param text A TextBook object.
*/
public Course(String name, Instructor instr,
TextBook text)
{
// Assign the courseName.
courseName = name;
// Create a new Instructor object, passing
// instr as an argument to the copy constructor.
instructor = new Instructor(instr);
// Create a new TextBook object, passing
// text as an argument to the copy constructor.
textBook = new TextBook(text);
}
/**
getName method
@return The name of the course.
*/
public String getName()
{
return courseName;
}
/**
getInstructor method
@return A reference to a copy of this course's
Instructor object.
*/
public Instructor getInstructor()
{
// Return a copy of the instructor object.
return new Instructor(instructor);
}
/**
getTextBook method
@return A reference to a copy of this course's
TextBook object.
*/
public TextBook getTextBook()
{
// Return a copy of the textBook object.
return new TextBook(textBook);
}
/**
toString method
@return A string containing the course information.
*/
public String toString()
{
// Create a string representing the object.
String str = "Course name: " + courseName +
"\nInstructor Information:\n" +
instructor +
"\nTextbook Information:\n" +
textBook;
// Return the string.
return str;
}
}/**
This program demonstrates the Course class.
*/
public class CourseDemo
{
public static void main(String[] args)
{
// Create an Instructor object.
Instructor myInstructor =
new Instructor("Kramer", "Shawn", "RH3010");
// Create a TextBook object.
TextBook myTextBook =
new TextBook("Starting Out with Java",
"Gaddis", "Pearson");
// Create a Course object.
Course myCourse =
new Course("Intro to Java", myInstructor,
myTextBook);
// Display the course information.
System.out.println(myCourse);
}
}主函数先创建了一个instructor对象和textbook对象，初始化这两个对象，然后创建了course对象，将之前创建的instructor类型的实例和textbook类型的实例当做参数传入。实际上相当于分级进行初始化，更具层次。
（3）UML图
靠近course类的那个菱形符号表示聚合，靠近谁就表示谁是聚合的整体。
2、聚合的安全性
聚合显然是一种相当复杂的关系，所以可能出现安全问题，使得类之外的代码可以篡改类里的私有数据，要注意以下两点：
（1）在将小类传递给大类的时候（textbook类当作参数传递给course类的时候），进行深复制，不要使用对小类的引用。
public Course(String name, Instructor instr,
TextBook text)
{
// Assign the courseName.
courseName = name;
// Create a new Instructor object, passing
// instr as an argument to the copy constructor.
instructor = new Instructor(instr);
// Create a new TextBook object, passing
// text as an argument to the copy constructor.
textBook = new TextBook(text);
}
为什么进行深复制呢？因为course类的构造器是public的，所以可以在course类之外使用course类的构造器，如果在course类之外使用了course类的构造器，在主函数里也使用了course类的构造器，在主函数中初始化的course类的值就有可能被course类之外所使用的course类构造器所覆盖，这显然不是我们希望发生的。注意，使用深复制不是禁止course类之外使用构造器（如果希望禁止在类外使用构造器应该在构造器前使用private） ，而是保证即使主函数外使用了course类构造器时，主函数中初始化的数据也不会被覆盖。
那为什么string类的数据就不需要进行深复制呢？因为string类型非常特殊，虽然不属于基础数据类型，虽然传参的时候和其他非基础数据类型一样也传递的是地址，但是string类型本身是不可变的。比如一个内存中储存了string=“I love you”，这个内存中的数据就是不可改变的了。而同样不属于基础数据类型的textbook类就是可变的，比如textbook类有字段page，page有一个自己的内存，储存的值是一个int 10 ，这个内存还可以被改成任意的int类型的值。
所以在本例中，“Even if variables outside the Course class reference the same object that courseName references, the object cannot be changed.”
而如果聚合的时候传参是基本数据类型，正如我们之前所说的，基础数据类型会先进行复制，再传入构造器，在构造器中做的任何改变都只是改变复制过后的值，并不影响原来的值。比如原来的参数a=2储存在内存001中，传参的时候会将2复制一份储存在内存002中，在course类之外你只会改变002的值，并不会改变001中储存的a=2.
（2）返回值的时候，返回复制的对象而非对象本身。
public Instructor getInstructor()
{
// Return a copy of the instructor object.
return new Instructor(instructor);
}
如果我们将程序这样写：
// Bad method
public Instructor getInstructor()
{
// Return a reference to the instructor object.
return instructor; // WRONG! Causes a security hole.
}这个程序返回了一个对instructor类的引用，这意味着如果在course类之外调用这个方法的时候可以直接访问这个instructor对象，进而进行修改，这显然不是我们希望的，所以我们返回一个和原来instructor对象相同的对象，当从course类调用这个方法的时候，只会返回这个复制过的对象，并不会改变原来对象的值。
3、避免使用null
默认情况下，一个实例的所有字段会默认地设置为null，如果希望对这些设置为null的字段或变量执行操作，将不会通过编译。比如这个例子：
/**
This class stores a person's first, last, and middle
names. The class is dangerous because it does not
prevent operations on null reference fields.
*/
public class FullName
{
private String lastName; // Last name
private String firstName; // First name
private String middleName; // Middle name
/**
The setLastName method sets the lastName field.
@param str The String to set lastName to.
*/
public void setLastName(String str)
{
lastName = str;
}
/**
The setFirstName method sets the firstName field.
@param str The String to set firstName to.
*/
public void setFirstName(String str)
{
firstName = str;
}
/**
The setMiddleName method sets the middleName field.
@param str The String to set middleName to.
*/
public void setMiddleName(String str)
{
middleName = str;
}
/**
The getLength method returns the length of the
full name.
@return The length.
*/
public int getLength()
{
return lastName.length() + firstName.length()
+ middleName.length();
}
/**
The toString method returns the full name.
@return A reference to a String.
*/
public String toString()
{
return firstName + " " + middleName + " "
+ lastName;
}
}这个例子中实例有三个string字段，由于没有编写构造器，这三个字段会默认设置为null，当调用getLength方法时，如果没有初始化三个string字段中的任意一个，就会报错，解决方法如下：
public int getLength()
{
int len = 0;
if (lastName != null)
len += lastName.length();
if (firstName != null)
len += firstName.length();
if (middleName != null)
len += middleName.length();
return len;
}在getLength方法里，保证调用时对象不为null。
或者在构造类的时候，加上自己的构造器。当你为类编写构造器后，默认构造器就没办法再使用，类中的字段也就不可为null了。