抽象数据类型
表示泄露
AF
RI
Abstraction and User-Defined Types 抽象和用户定义的类型
抽象类型：强调“作用于数据上的操作”，程序员和client无需关心数据如何具体存储的，只需设计/使用操作即可。
ADT是由操作定义的，与其内部如何实现无关！
2 Classifying Types and Operations 分类类型和操作
可变类型的对象：提供了可改变其内部数据的值的操作。不变数据类型： 其操作不改变内部值，而是构造新的对象
- Creator 构造器 可以将对象作为参数，但是不能把对象类型作为构造对象。(t* -> T)
- Producer 生产器 例如 String 的 contact 方法，将两个两个字符串连接为一个新的字符串。(T+, t* -> T)
- Observer 观察器 参看数据，例如 size() 方法。(T+, t* -> t)
- Mutator 变值器 改变对象属性的方法，例如 List 的 add() 方法。(T+, t* -> void | t | T)
其中T代表抽象类型，t代表其他类型。
creator 构造器
A creator is either implemented as a constructor , like new ArrayList(), or simply a static method instead, like Arrays.asList(), List.of(). 构造器：可能实现为构造函数或静态函数。
factory method 工厂方法：a creator implemented as a static method.
mutator 变值器
变值器通常返回 void，变值器也可能返回非空类型。
3 Abstract Data Type Examples
只有 mutable 数据类型才有 mutator（这改变具体的对象）
| 数据类型 | Operations |
|---|---|
| int(immutable) |  |
| String(immutable) |  |
| List(mutable) |  |
4 Designing an Abstract Type 设计抽象类型
设计好的ADT，靠“经验法则”，提供一组操作，设计其行为规约 spec.
- Rules of thumb 1 设计简洁、一致的操作
- Rules of thumb 2 要足以支持client对数据所做的所有操作需要，且用操作满足client需要的难度要低
5 Representation Independence 表示独立性
表示独立性：client使用ADT时无需考虑其内部如何实现，ADT内部表示的变化不应影响外部spec和客户端。
抽象类型的使用与其表示（用于实现它的实际数据结构或数据字段）无关，因此表示的更改不会影响抽象类型本身之外的代码。
除非ADT的操作指明了具体的pre-和post-condition，否则不能改变ADT的内部表示——spec规定了client和implementer之间的契约。
6 Testing an Abstract Data Type
- 测试creators, producers, and mutators：调用observers来观察这些operations的结果是否满足spec；
- 测试observers：调用creators, producers, and mutators等方法产生或改变对象，来看结果是否正确。
7 Invariants 不变性
不变量 Invariant：在任何时候总是true，immutability 就是一个典型的“不变量”（一旦被创建始终表示相同的值），不变量由ADT来负责。
Invariants：(1) private（限制只能在类中访问的 fields 和方法）; (2) immutable type; (3) 对于 mutable 外部引用可以直接改变属性的值，所以考虑 copy; (4) final（保证在构造对象后不会重新分配此不可变类型的字段）。当代价很高时，将不变性交给用户（写到规约），但由此引发的bug会很多。
representation exposure 表示泄露：类以外的代码也能直接地修改表示。不仅影响不变性，也影响了表示独立性：无法在不影响客户端的情况下改变其内部表示。
除非迫不得已，否则不要把希望寄托于客户端上，ADT有责任保证自己的invariants，并避免“表示泄露”。最好的办法就是使用 immutable 的类型，彻底避免表示泄露（例如用 java.time.ZonedDateTime 而不是 mutable java.util.Date）
- Don’t incorporate mutable parameters into object; make defensive copies
- Return defensive copies of mutable fields…
- Or return unmodifiable view of mutable fields
- Real lesson – use immutable components, to eliminate the need for defensive copying