java如何定義Union類實現數據體的共存

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定義Union類實現數據體的共存

在C/C++語言中，聯合體（union），又稱共用體，類似結構體（struct）的一種數據結構。聯合體（union）和結構體（struct）一樣，可以包含很多種數據類型和變量，兩者區別如下：

1. 結構體（struct）中所有變量是“共存”的，同時所有變量都生效，各個變量占據不同的內存空間；

2. 聯合體（union）中是各變量是“互斥”的，同時只有一個變量生效，所有變量占據同一塊內存空間。

當多個數據需要共享內存或者多個數據每次只取其一時，可以采用聯合體（union）。

在Java語言中，沒有聯合體（union）和結構體（struct）概念，只有類（class）的概念。眾所眾知，結構體（struct）可以用類（class）來實現。其實，聯合體（union）也可以用類（class）來實現。但是，這個類不具備“多個數據需要共享內存”的功能，只具備“多個數據每次只取其一”的功能。

這里，以微信協議的客戶消息為例說明。根據我多年來的接口協議封裝經驗，主要有以下兩種實現方式。

1.使用函數方式實現Union

Union類實現:

/** 客戶消息類 */@ToStringpublic class CustomerMessage {    /** 屬性相關 */
    /** 消息類型 */
    private String msgType;    /** 目標用戶 */
    private String toUser;    /** 共用體相關 */
    /** 新聞內容 */
    private News news;
    ...    /** 常量相關 */
    /** 新聞消息 */
    public static final String MSG_TYPE_NEWS = "news";
    ...    /** 構造函數 */
    public CustomerMessage() {}    /** 構造函數 */
    public CustomerMessage(String toUser) {        this.toUser = toUser;
    }    /** 構造函數 */
    public CustomerMessage(String toUser, News news) {        this.toUser = toUser;        this.msgType = MSG_TYPE_NEWS;        this.news = news;
    }    /** 清除消息內容 */
    private void removeMsgContent() {        // 檢查消息類型
        if (Objects.isNull(msgType)) {            return;
        }        // 清除消息內容
        if (MSG_TYPE_NEWS.equals(msgType)) {
            news = null;
        } else if (...) {
            ...
        }
        msgType = null;
    }    /** 檢查消息類型 */
    private void checkMsgType(String msgType) {        // 檢查消息類型
        if (Objects.isNull(msgType)) {            throw new IllegalArgumentException("消息類型為空");
        }        // 比較消息類型
        if (!Objects.equals(msgType, this.msgType)) {            throw new IllegalArgumentException("消息類型不匹配");
        }
    }    /** 設置消息類型函數 */
    public void setMsgType(String msgType) {        // 清除消息內容
        removeMsgContent();        // 檢查消息類型
        if (Objects.isNull(msgType)) {            throw new IllegalArgumentException("消息類型為空");
        }        // 賦值消息內容
        this.msgType = msgType;        if (MSG_TYPE_NEWS.equals(msgType)) {
            news = new News();
        } else if (...) {
            ...
        } else {            throw new IllegalArgumentException("消息類型不支持");
        }
    }    /** 獲取消息類型 */
    public String getMsgType() {        // 檢查消息類型
        if (Objects.isNull(msgType)) {            throw new IllegalArgumentException("消息類型無效");
        }        // 返回消息類型
        return this.msgType;
    }    /** 設置新聞 */
    public void setNews(News news) {        // 清除消息內容
        removeMsgContent();        // 賦值消息內容
        this.msgType = MSG_TYPE_NEWS;        this.news = news;
    }    /** 獲取新聞 */
    public News getNews() {        // 檢查消息類型
        checkMsgType(MSG_TYPE_NEWS);        // 返回消息內容
        return this.news;
    }
    
    ...
}

Union類使用:

String accessToken = ...;
String toUser = ...;
List<Article> articleList = ...;
News news = new News(articleList);
CustomerMessage customerMessage = new CustomerMessage(toUser, news);
wechatApi.sendCustomerMessage(accessToken, customerMessage);

主要優缺點:

• 優點：更貼近C/C++語言的聯合體（union）；

• 缺點：實現邏輯較為復雜，參數類型驗證較多。

2.使用繼承方式實現Union

Union類實現:

/** 客戶消息類 */@Getter@Setter@ToStringpublic abstract class CustomerMessage {    /** 屬性相關 */
    /** 消息類型 */
    private String msgType;    /** 目標用戶 */
    private String toUser;    /** 常量相關 */
    /** 新聞消息 */
    public static final String MSG_TYPE_NEWS = "news";
    ...    /** 構造函數 */
    public CustomerMessage(String msgType) {        this.msgType = msgType;
    }    /** 構造函數 */
    public CustomerMessage(String msgType, String toUser) {        this.msgType = msgType;        this.toUser = toUser;
    }
}/** 新聞客戶消息類 */@Getter@Setter@ToString(callSuper = true)public class NewsCustomerMessage extends CustomerMessage {    /** 屬性相關 */
    /** 新聞內容 */
    private News news;    /** 構造函數 */
    public NewsCustomerMessage() {        super(MSG_TYPE_NEWS);
    }    /** 構造函數 */
    public NewsCustomerMessage(String toUser, News news) {        super(MSG_TYPE_NEWS, toUser);        this.news = news;
    }
}

Union類使用:

String accessToken = ...;
String toUser = ...;
List<Article> articleList = ...;
News news = new News(articleList);
CustomerMessage customerMessage = new NewsCustomerMessage(toUser, news);
wechatApi.sendCustomerMessage(accessToken, customerMessage);

主要優缺點:

• 優點：使用虛基類和子類進行拆分，各個子類對象的概念明確；

• 缺點：與C/C++語言的聯合體（union）差別大，但是功能上大體一致。

在C/C++語言中，聯合體并不包括聯合體當前的數據類型。但在上面實現的Java聯合體中，已經包含了聯合體對應的數據類型。所以，從嚴格意義上說，Java聯合體并不是真正的聯合體，只是一個具備“多個數據每次只取其一”功能的類。

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