面向对象编程中处理双向关联的最佳方法是什么？

Question

我希望知道处理面向对象编程中双向关联的最佳方式。我在Google和SO上找到了多种解决方案，但每一种似乎都有缺陷。语言不重要，但让我们用PHP来说明我的意思:

假设我有一个简单的州..[1..n]..城市关联:

public class State {
    public $cities;
    public function add_city($city) {}
}
public class City {
    public $state;
    public function set_state($state) {}
}

实施方案 #1：

public class State {
    public $cities;
    public function add_city($city) {
        $this->cities[] = $city;
        $city->state = $this;
    }
}
public class City {
    public $state;
    public function set_state($state) {
        $this->state = $state;
        $state->cities[] = $state;
    }
}

这种实现方法存在两个问题：

• "$state"和"$cities"必须是公共的（这样任何人都可以添加城市而不需要使用公共函数add_city...）。大多数语言中没有“友元类”的概念。
• 在添加之前，公共函数可能需要执行某些操作。

实现方法 #2：

public class State {
    public $cities;
    public function add_city($city) {
        $this->cities[] = $city;
        if ($city->state != $this) {
            $city->set_state($this);
        }
    }
}
public class City {
    public $state;
    public function set_state($state) {
        $this->state = $state;
        if (!in_array($this, $state->cities)) {
            $state->add_city($this);
        }
    }
}

比#1稍微好一点，但“set_state”函数必须调用“in_array”函数，大部分语言中这是O(n)的操作（将一个快速的O(1)操作转换为O(n)）。

实现方法#3：

public class State {
    public $cities;
    public function add_city($city, $call_the_other_function = true) {
        $this->cities[] = $city;
        if ($call_the_other_function) {
            $city->set_state($this, false);
        }
    }
}
public class City {
    public $state;
    public function set_state($state, $call_the_other_function = true) {
        $this->state = $state;
        if ($call_the_other_function) {
            $state->add_city($this, false);
        }
    }
}

第三种实现方法非常有效，但由于额外的可选参数而有点“丑陋”（缺乏更好的术语），

无论如何，如果有人知道“正确的方式”（tm）是什么，我想知道。

编辑： 如果可能的话，我希望有一个解决方案：

• 不使用另一个类
• 不知道对象创建的顺序（即不是“构造函数”解决方案）

- d08z

---

“Right Way(tm)”问题不适合在Stackoverflow上讨论，因为它们往往会产生基于个人观点的答案。请查看http://stackoverflow.com/help/on-topic以了解您应该和不应该询问的内容。 - Tim Lewis

请原谅我，但是我对你的第一个实现感到困惑。为什么这些变量需要是公共的？“友元”类不可以直接使用另一个类的公共方法吗？ - Jacob

除了@TimLewis所说的，也许你的问题更适合于程序员StackExchange :) - Jacob

是的，但这样一来，“外部人员”就可以直接从集合中访问“add”函数，即$my_state->get_cities()->add()（绕过$my_state->add_city()中的“附加代码”...）。 - d08z

我相信没有正确的方式或完美的代码。要么某些东西适合你，要么不适合。如果不适合，就可以重构，故事结束。 - rr-

Answer 1

我建议你使用构造函数，这样当你实例化一个城市时，可以直接传递其状态。

public class State {
    private $cities;
    public function add_city($city) {
        $this->cities[] = $city;
    }
}

public class City {
    private $state;
    function __construct($state) {
        $state->add_city($this)
        $this->state=$state
    }
}

- NicolaSysnet

---

如果在创建城市时状态尚不存在（将稍后创建并链接），该怎么办？ - d08z

你需要明确你的使用情况，然后编写代码。 - NicolaSysnet

城市和州之间存在依赖关系：一个城市属于且仅属于一个州，一个州可以包含零个或多个城市。这种依赖关系要求在创建城市之前必须先创建其所属的州。答案用代码表达了这个语句，并提供了属性的正确封装。 - axiac

正如@axiac所指出的那样，这不仅仅是用例的问题，还涉及到类图:D - NicolaSysnet

Answer 2

在你的所有提案中，城市知道州或反之亦然。如果您引入第三个类来负责将城市连接到州，例如LocationService，并使用一个方法linkCityToState，那会怎样呢？这样，您以后可以通过linkCityToCountry或一些高级逻辑，如getPostalCodeFromApi来扩展它。

如果您担心性能问题，请将列表转换为哈希集，这将将查找复杂度降至O(log n)。

此外，在您的实现＃1中，您有city->cities...？

无论如何，除非我正在编写压缩算法、驱动程序、大量数据库查询等，否则我永远不会选择解决方案＃3。

- rr-

---

我的错误；我应该在我的问题中加上“不使用任何额外类”的限制。 - d08z

好的，循环引用通常通过引入第三个类来解决。 - rr-

诚实的问题：你为什么不会使用解决方案＃3？ - d08z

你正在浏览随机代码，看到一个方法：add_city()。它接受City参数，很完美。但是它还有一个布尔类型的参数 = WTF1。然后你看到它的名称：call_the_other_function = WTF2... 这违反了几个设计原则 - KISS、SRP，并且是过早优化的例子。如果你真的需要这么高的性能，不要使用PHP。 - rr-

但这就是为什么该参数是可选的，并且默认情况下为true，因此您不必在原始调用中包含它...无论如何，感谢您的一切。 - d08z