Posts tagged ‘OOP’

Singleton is Bad Example

2012-09-20 16:59

Design patterns are often criticized, typically in the context of object-oriented programming. I buy into many such critiques, mostly because I value simplicity as one of the most important qualities of good code. Patterns – especially when overused – often stand in the way to achieve it,

Not all critique aimed towards design patterns is well founded and targeted, though. More specifically, the example I’ve seen brought up quite often is the Singleton pattern, and I don’t think it’s a good one in this context. Actually, for making a case for design patterns being (sometimes) harmful, the singleton is probably one of the worst picks.
Realizing this is important, because whatever point you’re trying to convey will be significantly watered down if you use an inadequate example. It’s just too easy to make up counterarguments or excuses, concentrating on specific flaws of your sloppy choice, rather than addressing more general issues you wanted to put some light on. A bad example can simply be a red herring, drawing attention from the topic you wanted it to stand for.

What’s so bad about singleton pattern, though?

It’s not representative

Especially in their classic incarnation formulated in famous work of Gang of Four, design patterns are mostly about increasing robustness and flexibility of software design by introducing additional layers of indirection between existing concepts. For instance, you can consider the Factory pattern as proxy that separates the process of creating an object from specific type (class) of that object.

This goes along the same lines as separation between interface and implementation, a fundamental concept behind the whole object-oriented paradigm. The purpose is to decrease coupling, i.e. dependencies between different parts of the code, and it’s noble goal in its own regard.

Unfortunately, the Singleton pattern doesn’t really aid us in this pursuit. Quite the opposite: it talks about having at most one single instance of some class, which will easily make it a choke point for many otherwise independent parts of program logic. It happens especially often with top-level objects, representing whole subsystems; thanks to making them into singletons, they end up being used almost everywhere.

It has lots of its own problems

We also shouldn’t forget what singletons really are – that is, global variables. (You can have singletons with more limited scope, of course, but OO languages typically support them as language feature that doesn’t require dedicated design pattern). The pattern attempts to abstract them away but they tend to leak out rather eagerly, causing numerous problems.
Indeed, there are all sorts of nastiness related to global variables, with these two being – in my opinion – the most important ones:

  • They play badly when concurrency is involved. Global state is the prime cause of difficulties in concurrent programming, which is why one of the possible solutions is just doing away with state altogether (see functional programming). Regardless whether you are willing to go to such extremes, it’s indisputable that global variables in concurrent setting are liability to be minimized, if not straight out eliminated.
  • They complicate automated testing. Modules that use global variables cannot really be unit tested, because they have (implicit) interdependencies with other parts of the code that use them. More importantly, it can be hard to replace global singletons with their mocked (“fake”) versions for the purpose of testing.

It is worth noting that these problems are somewhat language-specific. In several programming languages, you can relatively easily create “global” variables which are only apparent; in reality, they proxy to thread-local and/or mockable objects, addressing both concerns outlined above.
However, in such languages the Singleton pattern is often obsolete as explicit technique, because they readily provide it as part of the language. For example, Python module objects are already singletons: their singularity is guaranteed by interpreter itself.

Try something else

So, if you are to discuss the merits of software design patterns: pros and (specifically) cons, make sure you don’t base your whole argumentation on the example of Singleton. Accuracy, integrity and honesty would require choosing a target which is more representative and has no severe, unrelated issues.

Something like, say, Iterator. Or Factory. Or Composite.
Or pretty much anything else.

Don’t Write Classes

2012-08-29 11:17

On this year’s PyCon US, there was a talk with rather (thought-)provoking title Stop Writing Classes. The speaker might not be the most charismatic one you’ve listened to, but his point is important, even if very simple. Whenever you have class with a constructor and just one other method, you could probably do better by turning it into a single function instead.

Examples given in the presentation were in Python, of course, but the whole advice is pretty generic. It can be applied with equal success even to languages that are object-oriented to the extreme (like Java): just replace ‘function’ with ‘static method’. However, if we are talking about Python, there are many more situations where we can replace classes with functions. Often this will result in simpler code with less nesting levels.

Let’s see a few examples.

Inheriting for custom __init__

Sometimes we want to construct many similar objects that differ only slightly in a way their constructors are invoked. A rather simple example would be a urllib2.Request with some custom HTTP headers included:

  1. import urllib2
  2.  
  3. class CustomRequest(urllib2.Request):
  4.     def __init__(self, url, data=None, headers=None, *args, **kwargs):
  5.         headers = headers or {}
  6.         headers.setdefault('User-Agent', 'MyAwesomeApplication')
  7.         super(CustomRequest, self).__init__(url, data, headers, *args, **kwargs)
  8.  
  9. # usage
  10. request = urllib2.urlopen(CustomRequest("http://www.google.com")).read()

That works, but it’s unnecessarily complex without adding any notable benefits. It’s unlikely that we ever want to perform an isinstance check to distinguish between CustomRequest and the original Request, which is the main “perk” of using class-based approach.

Indeed, we could do just as well with a function:

  1. def CustomRequest(url, data=None, headers=None, *args, **kwargs):
  2.     headers = headers or {}
  3.     headers.setdefault('User-Agent', 'MyAwesomeApplication')
  4.     return urllib2.Request(url, data, headers, *args, **kwargs)

Note how usage doesn’t even change, thanks to Python handling classes like any other callables. Also, notice the reduced amount of underscores ;)

Patching-in methods

Even if the method we want to override is not __init__, it might still make sense to not do it through inheritance. Python allows to add or replace methods of specific objects simply by assigning them to some attribute. This is commonly referred to as monkey patching and it enables to more or less transparently change behavior of most objects once they have been created:

  1. import logging
  2. import functools
  3.  
  4. def log_method_calls(obj, method_name):
  5.     """Wrap the given method of ``obj`` object with log calls."""
  6.     method = getattr(obj, method_name)
  7.  
  8.     @functools.wraps(method)
  9.     def wrapped_method(*args, **kwargs):
  10.         logging.debug("Calling %r.%s with args=%s, kwargs=%s",
  11.                       obj, method_name, args, kwargs)
  12.         result = method(*args, **kwargs)
  13.         logging.debug("Call to %r.%s returned %r",
  14.                       obj, method_name, result)
  15.         return result
  16.  
  17.     setattr(obj, method_name, wrapped_method)
  18.     return obj

You will likely say that this look more hackish than using inheritance and/or decorators, and you’ll be correct. In some cases, though, this might be a right thing. If the solution for the moment is indeed a bit hacky, “disguising” it into seemingly more mature and idiomatic form is unwarranted pretension. Sometimes a hack is fine as long as you are honest about it.

Plain old data objects

Coming to Python from a more strict language, like C++ or Java, you may be tempted to construct types such as this:

  1. /*
  2.  * Represents a MIME content type, e.g. text/html or image/png.
  3.  */
  4. class ContentType {
  5. private:
  6.     std:string _major, _minor;
  7. public:
  8.     ContentType(const std::string& major, const std::string& minor)
  9.         : _major(major), _minor(minor) { }
  10.     ContentType(const std::string& spec) {
  11.         std::vector<string> parts;
  12.         boost::split(parts, spec, boost::is_any_of("/"));
  13.         _major = parts.at(0); _minor = parts.at(1);
  14.     }
  15.  
  16.     const std::string& Major() const { return _major; }
  17.     const std::string& Minor() const { return _minor; }
  18.  
  19.     operator std::string () const {
  20.         return Major() + "/" + Minor();
  21.     }
  22. };
  23.  
  24. // usage
  25. ContentType plainText("text/plain");
  26. sendMail("Hello", "Hello world!", plainText);

An idea is to encapsulate some common piece of data and pass it along in uniform way. In compiled, statically typed languages this is a good way to make the type checker work for us to eliminate certain kind of bugs and errors. If we declare a function to take ContentType, we can be sure we won’t get anything else. As a result, once we convert the initial string (like "application/json") into an object somewhere at the edge of the system, the rest of it can be simpler: it doesn’t have to bother with strings anymore.

But in dynamically typed, interpreted languages you can’t really extract such benefits because there is no compiler you can instruct to do your bookkeeping. Although you are perfectly allowed to write analogous classes:

  1. class ContentType(object):
  2.     """Represents a MIME content type, e.g. text/html or image/png."""
  3.     def __init__(self, major, minor=None):
  4.         if minor is None:
  5.             self._major, self._minor = major.split('/')
  6.         else:
  7.             self._major = major
  8.             self._minor = minor
  9.  
  10.     major = property(lambda self: self._major)
  11.     minor = property(lambda self: self._minor)
  12.  
  13.     def __str__(self):
  14.         return '%s/%s' % (self.major, self.minor)

there is no real benefit in doing so. Since you cannot be bulletproof-sure that a function will only receive objects of your type, a better solution (some would say “more pythonic”) is to keep the data in original form, or a simple form that is immediately usable. In this particular case a raw string will probably do best, although a tuple ("text", "html") – or better yet, namedtuple – may be more convenient in some applications.

So indeed…

…stop writing classes. Not literally all of them, of course, but always be on the lookout for alternatives. More often than not, they tend to make code (and life) simpler and easier.

Tags: , ,
Author: Xion, posted under Programming » 3 comments

class Fish extends Animal?…

2011-09-22 22:24

Pisałem już wcześniej o tym, że ostatnimi czasy programowanie obiektowe nie ma zbyt dobrej prasy i swego rodzaju modą stało się jego krytykowanie. Nie jest to oczywiście trend zupełnie pozbawiony podstaw. Z jednej bowiem strony dla pewnych problemów lepsze wydają się inne paradygmaty: np. dla modelu żądanie-odpowiedź (typowego dla aplikacji webowych) najwyraźniej całkiem dobrze sprawdza się programowanie funkcyjne. Z kolei zastosowania wymagające dużej wydajności (np. programowanie grafiki 3D czasu rzeczywistego) mogą istotnie nie tolerować narzutu związanego z polimorfizmem funkcji wirtualnych – albo przynajmniej tak się wydaje tym, którzy się nimi zajmują.

Sądzę jednak, że spory udział ma tu też pewien powszechny (niestety) zwyczaj krytykowania rzeczy, których nie do końca rozumiemy. Szerokie kręgi zatacza bowiem pewien specyficzny sposób opacznego interpretowania idei OOP-u. Jego źródła upatruję w wielu (może nawet większości) kursach, książkach, tutorialach, artykułach i wszelkiego rodzaju materiałach instruktażowych dla początkujących adeptów programowania. Sam dodałem swój niechlubny wkład do tego stanu rzeczy, do czego się tu otwarcie przyznaję. No cóż, nikt mnie ostrzegł – ani wtedy (czyli jakieś 6 lat temu), ani nawet teraz.
A ostrzeżenie jest absolutnie niezbędne. Także dlatego, że co najmniej raz słyszałem, jak owo mylne pojęcie na temat OOP-u stało się poważnym argumentem w rzeczowej poza tym dyskusji na temat jego zalet i (głównie) wad. Nawet ważniejszym powodem jest jednak to, iż niewłaściwa interpretacja założeń programowania obiektowego może prowadzić do źle zaprojektowanych systemów, które trudno się potem konserwuje i rozbudowuje.

O jakiego więc rodzaju konfuzji tu mówimy?

Moda na krytykowanie OOP-u

2011-03-19 20:47

Nauczyłem się już lubić fakt, że w przypadku informatyki powiedzenie o “ciekawych czasach” jest truizmem, bo ciekawie jest po prostu zawsze – głównie ze względu na tempo zmian w wielu dziedzinach. Nawet w tych, wydawałoby się, zastygłych na lata. Niecałe trzy lata temu zżymałem się na przykład na zbytnią ufność w doskonałość obiektowych metod programowania. Dzisiaj zaś przychodzi mi robić coś zdecydowanie przeciwnego.
Programowanie obiektowe jest obecnie sztandarowym kozłem ofiarnym i chłopcem do bicia, otrzymującym ciosy z wielu stron. Już nie tylko programiści gier twierdzą, że nie mogą sobie na nie pozwolić ze względu na wydajność i zamiast niego forsują Data Oriented Design. Pokazywałem niedawno, że sprzeczność między tymi dwoma podejściami jest raczej pozorna niż rzeczywista. Teraz natknąłem się na interesującą opinię, która podważa sens OOP-u jako metodologii, wychodząc z nieco innego punktu widzenia niż wydajność dla celów grafiki real-time:

Object-oriented programming (…) is both anti-modular and anti-parallel by its very nature, and hence unsuitable for a modern CS curriculum. [pogrubienie moje]

Anty-modularne i anty-współbieżne? Oczywiście; da się napisać kod obiektowy, który te dwa warunki będzie spełniał doskonale. Ale to nie oznacza, że każdy kod obiektowy je spełnia, a to właśnie jest implikowane powyżej. Nie da się tego określić inaczej niż jako stereotyp – i to w modelowej wersji, czyli negatywnego uogólnienia z pojedynczych przypadków.

Jako antidotum na te rzekome bolączki OOP-u często wymieniane jest programowanie funkcyjne. Nie ujmując mu niczego ze swojej elegancji, nie mogę jednak nie zauważyć, że zamiata ono wiele problemów pod dywan. Określanie wykonania programu jako serii transformacji danych nie rozwiązuje jednak problemu: gdzie i jak te dane mają być zapisywane i chronione przed równoczesnym dostępem z wielu ścieżek wykonania. Sytuacje, w których programowanie funkcyjne lub quasi-funkcyjne sprawdza się dobrze to takie, gdzie problemy te dały się w miarę łatwo rozwiązać. Tak jest chociażby w przypadku vertex i pixel shaderów, gdzie podział danych wejściowych i wyjściowych na rozłączne bloki jest wręcz naturalny. Fakt ten nie jest jednak zasługą programowania funkcyjnego, tylko natury zagadnienia – w tym przypadku renderowania grafiki opartej na wielokątach.

I właśnie o tym powinniśmy pamiętać, gdy wyzłośliwiamy się nie tylko na OOP, ale dowolny inny paradygmat programowania. Otóż porzucenie go nie sprawi od razu, że magicznie zaczniemy pisać kod doskonale modularny. A już nie pewno nie spowoduje, że niezwykle trudne zagadnienia współbieżności staną się nagle banalnie proste. To niestety tak nie działa.
Nie znaczy to oczywiście, że nie powinniśmy poszukiwać nowych, lepszych metodologii do konkretnych zastosowań. Dlatego przecież wiele języków (np. C++, C#, Python) ewoluuje w kierunku wieloparadygmatowości, aby możliwe było dobranie właściwych narzędzi dla danej sytuacji. Nie wydaje mi się jednak, aby uleganie trendy nurtom krytykowania jakichkolwiek rozwiązań poprzez odwoływanie się do stereotypów i nieuzasadnionych wyobrażeń o nich było w tym procesie specjalnie produktywne. Zdaję sobie jednak sprawę, że “funkcje wirtualne to zuo!” brzmi lepiej niż “wywoływanie funkcji wirtualnych skutkuje narzutem wydajnościowym związanym z dodatkowym adresowaniem pamięci (które nie jest cache-friendly) i może powodować niepożądane skutki uboczne, jeśli ich wersje w klasach pochodnych nie są thread-safe“. Mam jednak nadzieję, iż nikt nie ma wątpliwości, które z tych dwóch stwierdzeń jest bardziej racjonalne.

Podziękowania dla Rega za podesłanie linków, które zainspirowały mnie do podjęcia tego tematu.

DOD organizuje dane

2011-01-08 18:56

Moi koledzy-częściowo-po-fachu, czyli programiści silników gier, wymyślili niedawno magiczny trzyliterowy akronim DOD – skrót od Data-Oriented Design, czyli projektowanie oparte o dane. Oczywiście określenie ‘niedawno’ jest względnym i pewnie wielu z nich orzekło by, że DOD jest z nimi już całkiem długo. Każdy mem potrzebuje jednak czasu na rozprzestrzenienie się, a w przypadku tego fala tweetów na jego temat dotarła do mnie dopiero niedawno. Niedługo potem rzecz wydała mi się cokolwiek podejrzana.

Podstawowe pytanie brzmi rzecz jasna: o co w tym właściwie chodzi?… Ponieważ mówimy o programowaniu gier, to odpowiedź jest jasna: jeśli nie wiadomo o co chodzi, to chodzi o wydajność. W zaawansowanych grach czasu rzeczywistego mamy do czynienia z ogromną ilością danych, na których trzeba wykonać wiele, często skomplikowanych operacji, a wszystko to jeszcze musi być zrobione dostatecznie szybko, aby możliwe było pokazanie na ekranie kolejnej klatki bez widocznych przycięć. Dlatego też już dawno zauważono, że kodowanie “blisko sprzętu” się opłaca, bo pozwala maksymalnie wykorzystać jego możliwości.
To oczywiście nakłada na kod pewne wymagania oraz stwarza konieczność zwrócenia uwagi na rzeczy, którymi “normalnie” nie ma potrzeby się zajmować. Ładnym przykładem jest chociażby zarządzanie pamięcią. W wielu językach jest ono albo kompletnie pomijalne (garbage collector), albo sprowadza się do dbania o to, aby każdy zaalokowany blok był w końcu zwolniony. Gdy jednak stawiamy na wydajność, powinniśmy też zainteresować się szybkością samej operacji alokacji oraz takim rozmieszczeniem przydzielanych bloków, aby komunikacja na linii procesor-pamięć odbywała się z jak najmniejszą liczbą zgrzytów.
Ten i wiele podobnych szczegółów platformy sprzętowej powodują, że pisanie efektywnego kodu w silnikach gier to często dość literalne postępowanie według zasady Do It Yourself, połączone z ignorowaniem części feature‘ów wysokopoziomowych języków programowania, o których wiadomo, że negatywnie odbijają się na wydajności. Cóż, życie; nie ma w tym nic zaskakującego. Myślę, że każdy co bardziej zaawansowany programista zdążył zdać sobie sprawę z tego, że wszelkie koderskie udogodnienia związane z podniesieniem poziomu abstrakcji mają swój koszt liczony w dodatkowych cyklach procesora (i nie tylko). Rezygnacja z nich jest więc dobrym posunięciem, jeśli chcemy te “stracone” cykle odzyskać.
Robiąc to, będziemy mieli ciastko, ale już nie będziemy mogli go zjeść – a to oczywiście nie jest przyjemne. I po części zapewne stąd wzięło się pojęcie DOD, które nie odnosi się do niczego w gruncie rzeczy nowego, ale pozwala łatwiej odnosić się do tego rodzaju koderskich praktyk poprzez nadanie im nazwy. A przy okazji – jak mi się wydaje – w jakiś nie do końca wytłumaczalny sposób redukuje dysonans poznawczy programistów silników gier, którzy świadomie muszą pozbawiać się możliwości przestrzegania “jedynie słusznych” zasad pisania kodu.

Jak dotąd wszystko jest w gruncie rzeczy bardzo ładne i sensowne, i bez problemu zgadzam się z postulatami Data-Oriented Design tam, gdzie się one aplikują. Zgadzam się nawet z tą domniemaną ukrytą motywacją, zwłaszcza że sam nieraz narzekałem na owe “jedynie słuszne” rady. Za to nijak nie mogę pojąć, dlaczego następnym krokiem – po wynalezieniu pojęcia DOD – był mniej lub bardziej frontalny atak na programowanie obiektowe, określane nieco bardziej znanym (ale naturalnie również trzyliterowym) akronimem OOP.
Nie, nie chodzi o to, że programowanie obiektowe jest doskonałe – bo nie jest, nie było, nigdy nie będzie i nawet nie aspiruje do miana finalnego rozwiązania dla dowolnego problemu (już nie wspominając o tym, że takowe po prostu nie istnieją). Rzecz w tym, że zwolennicy DOD (DOD-a? :]) w nieprzemyślany sposób wybrali sobie przeciwnika, nie zauważając, że jest on paradygmatem zupełnie innego rodzaju niż ich własny. A to przecież takie proste:

  • OOP sugeruje, że naturalną architekturą dla systemów jest ta oparta o obiekty, będące mniej lub bardziej abstrakcyjnymi bytami, połączonymi relacjami i wchodzącymi ze sobą w interakcje
  • DOD wskazuje na to, że głównym zadaniem kodu jest transformacja danych w inne dane i że optymalizacja procesu przetwarzania danych jest priorytetem przy tworzeniu wewnętrznej struktury programu

Widać to, prawda?… Miedzy powyższymi dwoma podejściami nie tylko nie ma sprzeczności. One są od siebie po prostu niezależne, co oznacza również, że mogą występować razem w jednym programie.


“Mapa nie jest terytorium.”

Jeśli Data-Oriented Design koniecznie potrzebuje jakiegoś przeciwnika, to są nim raczej inne xOD-y, których jest już przynajmniej kilka, chociaż wiele nie zostało jeszcze nawet nazwanych. (Dobry przykład to projektowanie oparte o user experience, czyli wrażenie użytkownika, gdzie priorytetem jest m.in. responsywność, nie będąca wcale synonimem wydajności). To, co piewcy DOD zdają się krytykować w swoich publikacjach, to jakieś “projektowanie oparte o eleganckie abstrakcje”, czyli pisanie kodu, który jest sztuką dla sztuki: ładnie wygląda (w założeniu), ściśle trzyma się założeń używanego paradygmatu przy jednoczesnym eksploatowaniu wszelkich jego “zdobyczy” (czyli np. wzorców projektowych). I chociaż bywają w swoich wysiłkach niezwykle twórczy (w prezentacjach z tego tematu spotkałem nawet cytaty z Baudrillarda), to nie zmienia to faktu, że kopią leżącego (czy raczej biją martwego konia, jakby to powiedzieli Amerykanie ;-)). Bo jeśli ktoś naprawdę posuwa się do takich absurdów jak czteropoziomowa hierarchia dziedziczenia obiektów gry, to znaczy że ma znacznie poważniejsze problemy niż okazjonalny cache miss :)

Obiekt na chwilę

2010-12-02 21:58

Swego rodzaju miejską legendą pewnego forum nt. programowania jest “algorytm” znany pod intrygującą nazwą sortowania przez ListBox. Adept kodowania postawiony przed problemem posortowania listy obiektów postanowił mianowicie, że akceptowalnym rozwiązaniem dla niego jest następująca sekwencja czynności:

  1. Stworzenie obiektu kontrolki typu listbox, czyli typowej przewijalnej listy elementów, która byłaby niewidoczna, niepodłączona pod hierarchię kontrolek w interfejsie lub po prostu miała zerowe rozmiary.
  2. Wypełnienie jej zawartości na napisy odpowiadające elementom do posortowania.
  3. Ustawienie właściwości Sorted tej kontrolki na true, dzięki czemu jej elementy (wcześniej dodane) będą zawsze posortowane.
  4. Pobranie zawartości kontrolki, którą są posortowane elementy.

Genialne, nieprawdaż? :) Zauważmy, że to kreatywne rozwiązanie trudnego problemu wymagało zaledwie jednego dużego i skomplikowanego obiektu, który zasadniczo jest też z zupełnie innej bajki (bo z warstwy GUI) niż kod logiki programu, który to zapewne potrzebował rozwiązania. No ale w końcu programowanie premiuje myślenie wybiegające poza schematy, więc nie ma chyba żadnego powodu, żeby powyższy sposób uznać na niewłaściwy, czyż nie? ;-)

Żarty żartami, ale… No właśnie, w rzeczywistości zastosowane tu “podejście” nie jest wcale tak obce niektórym faktycznym rozwiązaniom rzeczywistych problemów programistycznych. Na wiele pytań odpowiedzią jest bowiem często utworzenie obiektu “tylko na chwilę” – zazwyczaj jedynie dla wywołania jednej jego metody.
Weźmy na przykład pobranie aktualnego zrzutu stosu (stacktrace) w Javie. Prawdopodobnie najmniej kłopotliwą metodą jest utworzenie obiektu wyjątkopodobnego (Throwable) i i wywołanie jego metody getStackTrace:

  1. StackTraceElement[] stacktrace = new Throwable().getStackTrace();

Jest to na tyle nietypowe, że pewnie sporo osób odruchowo otoczyłoby instrukcję konstruującą obiekt nawiasami, chociaż nie jest to składniowo wymagane.
Inny przykład? Dokonanie HTML-owego escape‘owania tekstu w JavaScripcie wspomaganym biblioteką jQuery. W tym celu tworzy się nigdzie nieprzyłączony węzeł DOM, ustawia jego zawartość tekstową i natychmiast ją pobiera:

  1. function htmlEscape(str) {
  2.     return $("<div/>").text(str).html();
  3. ]

I wreszcie rzecz ze znanego i lubianego podwórka C++: konwersja liczb do i z formatu binarnego przy pomocy chwilowych obiektów typu bitset:

  1. const size_t BITS = 8 * sizeof(unsigned long);
  2. unsigned long bin2long(const string& str) { return bitset<BITS>(str).to_ulong(); }
  3. string long2bin(unsigned long n)
  4.     { return bitset<BITS>(n).to_string<char, char_traits<char>, allocator<char> >(); }

Podobnych przykładów dałoby się znaleźć oczywiście znacznie więcej. Fakt ten nie jest zupełnie obojętny dla programistów, jako że przynajmniej w niektórych językach utworzenie obiektu może być operacją dość kosztowną. Nie dotyczy to akurat C++, gdzie możliwe jest alokowanie dowolnych obiektów na stosie, lecz raczej tych platform, gdzie obiekty tworzy się na stercie. Często mają też one stały, dodatkowy narzut na sam fakt swego istnienia, spowodowany odziedziczeniem funkcjonalności po klasie “najbardziej bazowej” (zwanej zwykle Object) – narzut zarówno czasowy, jak i pamięciowy. Dlatego też wielokrotne tworzenie małych i krótko żyjących obiektów może być poważnym uszczerbkiem wydajnościowym. Można jednak liczyć na to, że z biegiem czasu sytuacja pod tym względem będzie się poprawiać – tak jak chociażby w przypadku Javy i wprowadzonych optymalizacji w obsłudze obiektów typu String.

Tags: , , , ,
Author: Xion, posted under Programming » 1 comment

Niestatyczne klasy wewnętrzne w praktyce

2010-08-16 20:35

Postawiłbym tezę, że każdy szerzej używany język programowania ma ok. jedną wyróżniającą cechę, definiującą w znacznym stopniu sposób, w jaki się go używa. Innymi słowy, każdy język z czymś się kojarzy. I tak myśląc o C, przypominamy sobie od razu wskaźniki; w Pythonie przychodzi nam na myśl składnia oparta na wcięciach; Pascal kojarzy nam się natychmiast z begin/end; w LISP-ie mamy miliardy nawiasów; w C++ przeciążanie operatorów; w PHP kod przeplatany wstawkami HTML – i tak dalej. Chyba tylko C# jest – przynajmniej dla mnie – swego rodzaju wyjątkiem w tej kwestii (co niekoniecznie musi być złe, bo oznacza również brak wyraźnie irytujących feature‘ów).

Dzisiaj jednak chciałem napisać o Javie z tego względu, że przyszło mi ostatnio kodować nieco w tym języku. Wrażenie, jakie w związku z tym odnoszę, jest takie, iż Java to obecnie chyba najbardziej “klasycznie obiektowy” język ze wszystkich, które mają w branży jakieś znaczenie. Tu nie ma żadnych udziwnień, które łamałyby paradygmat OOP-u, na który składają się m.in. obiekty dostępne przez referencje, komunikacja za pomocą interfejsów i metod, wyraźny podział na proste typy wbudowane i złożone klasy, jawne tworzenie kopii obiektów, i tak dalej. Z jakichś powodów “wynalazki” w rodzaju typów generycznych czy wyrażeń lambda przebijają się do Javy bardzo, bardzo powoli.
Do tej listy trzeba też dopisać jakąkolwiek formę wskaźników na funkcje, przydatną w implementacji callbacków, czy też delegatów przeznaczonych do obsługi zdarzeń. Zamiast tego javowe API muszą uciekać się do (znów wybitnie OOP-owego) implementowania ustalonych interfejsów i polimorficznych wywołań metod. Do tego jednak język posiada unikalny feature, który – przynajmniej w założeniu – ma ten proces wydatnie ułatwiać. To właśnie tytułowe niestatyczne klasy wewnętrzne (inner classes).

Idea jest prosta. Jeśli klasę B umieścimy wewnątrz klasy A, to zabieg ten w Javie będzie miał skutek nie tylko dla widoczności tej pierwszej. Klasa B będzie wtedy klasą wewnętrzną A także w tym sensie, że każdy jej obiekt będzie zawsze związany z jakimś obiektem klasy A. Tą związanie odbywa się automatycznie i objawia dostępem do składników klasy “otaczającej”:

  1. public class Foo {
  2.     class Bar {
  3.         public void Oyey() { Boo{}; }
  4.     }
  5.     private Bar bar = new Bar();
  6.     public void Boo() { }
  7. }

To w sumie nie jest aż tak imponujące. Wprawnym okiem można łatwo zauważyć, że to w gruncie rzeczy tylko cukierek składniowy dla przekazywania this do konstruktora klasy wewnętrznej i późniejszego odwoływania się do niego. Ciekawiej jest wtedy, gdy mała, wewnętrzna, pomocnicza klasa jest na tyle mała i pomocnicza, że nie warto nawet nadawać jej nazwy, bo potrzeba nam tylko jednego jej obiektu:

  1. public class Foo {
  2.     private ISomeInterface si = new ISomeInterface() {
  3.         @Override
  4.         public void someMethod() { }
  5.     };
  6. }

Wówczas wszystko co o tej klasie wiemy to to, że implementuje ona pewien interfejs i właśnie za jego pośrednictwem możemy się do jej jedynego obiektu odwoływać.

Tak w skrócie wygląda teoria. Z praktycznego punktu widzenia mogę natomiast powiedzieć, że dwojga złego lepiej już te wątpliwej świeżości cukierki składniowe mieć, skoro innego wyjścia nie ma… Mam tu na myśli oczywiście fakt, że wobec braku delegatów/zdarzeń/domknięć/itp. jedynym sposobem na komunikację zwrotną w aplikacjach javowych jest wywoływanie metod z ustalonych interfejsów, implementowanych przez obiekty, które następnie podaje się jako “słuchacze” (listeners). Niestatyczne klasy wewnętrzne zapewniają przynajmniej łatwe połączenie między tymi sztucznie wprowadzonymi obiektami i resztą programu.
Trzeba jednak uważać, by nie zamienić swojego kodu w spaghetti, co może się łatwo zdarzyć, jeśli radośnie wpleciemy definicje klas w treść funkcji. Jest to szczególnie niepożądane w kodzie inicjalizującym np. elementy UI, w którym należy po kolei poustawiać wszystkie listenery dla wszystkich kontrolek. Zdefiniujmy je wszystkie w locie i będziemy mieli całą obsługę zdarzeń w jednej metodzie. Fuj!

Dlatego lepiej już definiować takie pomocnicze obiekty w podobny sposób, jak wyżej – tj. jako pola, którym przypisujemy klasy stworzone ad hoc, zawierające metody z reakcjami na zdarzenia. To oczywiście tylko nędzna imitacja składni prawdziwych procedur zdarzeniowych, ale przynajmniej jest to podróbka akceptowalna.

Tags: , , ,
Author: Xion, posted under Programming » 5 comments
 


© 2017 Karol Kuczmarski "Xion". Layout by Urszulka. Powered by WordPress with QuickLaTeX.com.