👨🏾‍🔬 ✋ 👼🏾 多型が失敗するとき 🐝 💣 🤹🏽

ほとんどのOOPファンは、同時にポリモーフィズムファンです。多くの優れた本は（ファウラーのリファクタリングを取り入れていても）極端になり、実行時に型チェック（Javaのinstanceof

操作など）を使用すると、おそらく恐ろしい怪物だと主張します。 switch

幼い子供を怖がらせるものの。

一般的に言って、 instanceof

とその類似物の使用は、通常 、OOP設計スキルが不十分な結果であると認めinstanceof

。多態性は型チェックよりも優れています。コードをより柔軟で理解しやすくします。ただし、ポリモーフィズムを絶対に使用できない一般的なケースが少なくとも1つあります。さらに、このケースは非常に広範であるため、すでにパターンと見なすことができます。正直なところ、ポリモーフィズムを使用したいと思います。そして、あなたはこれを行う方法を知っているなら-私に教えてください。しかし、私はこれが可能だとは思わない。少なくともJavaやC ++などの静的言語では正確ではありません。

多型の定義

OOPの用語に慣れていない場合は、何が問題なのかを説明します。多型は、遅延バインディングの概念の野心的な指定です。遅延バインディングは、プログラムが開始するまで特定のメソッドを呼び出すかどうかの決定が延期されるという状況に対する仮の指定です（深く掘り下げるとここにパターンが見つかります）。したがって、オブジェクトとメッセージ（つまりメソッド）の対応の確認は、アプリケーション中にすでに実行されます。

C ++、Java、OCamlなどのパフォーマンス指向プログラミング言語では、メソッドに番号が割り当てられ、その後、各クラスに対してそのメソッドのテーブルが作成されます。実行時に検索が実行されます。柔軟性とダイナミズムを好む言語では、検索は数値間ではなく、ハッシュされたメソッド名間で実行されます。それ以外の場合、これら2つのアプローチはほぼ同じです。

仮想メソッドだけではポリモーフィズムは生成されません。クラスに複数のサブクラスがある場合にのみ機能します。さらに、それぞれが独自の特別なバージョンのポリモーフィックメソッドを実装しています。教科書の最も一般的な例では、これは動物園との類推によって説明され、すべての動物はメッセージを異なる方法で処理します。（教科書は実際に嘘をついていますが、すべての匂いはかなり似ていますが、それはただの大きさです。私の謙虚な意見では、もちろんです。）

アクションのポリモーフィズム

例として、インタビューでよく見られる数式を計算するという古典的な問題を見てみましょう。アマゾンのRon Braunsteinによって最初に使用されました（私の知る限り）。タスクは非常に複雑であり、多くの重要なスキルの所有を確認できます。このOOP設計、再帰、バイナリツリー、ポリモーフィズムと動的型付け、およびプログラミングの一般的な能力、さらに（突然タスクを複雑にしたい場合）構文解析の理論さえも。

したがって、このタスクを検討すると、候補者はある時点で、「+」、「-」、「*」、「/」などのバイナリ演算のみを使用すると、算術式をバイナリツリーとして表現できることに気付きます。ツリーの葉はすべて数字になり、中間ノードはすべて操作になります。式は、ツリーを走査することで計算されます。申請者が単独でそのような決定に至ることができない場合、あなたは微妙に示唆することができます。または、物事が本当に悪い場合は、額にそれを言う。確かに、この後でも、タスクはまだ興味深いままです。

前半は、一部の人々（名前は私と一緒に墓に持ちますが、イニシャルはウィリールイス）は、自分を開発者とAmazonで仕事をしたい人のための要件と見なしていますが、実際には非常に複雑です。ここでの質問は、「2 +（2）」などの算術式を含む文字列から式ツリーに進む方法です。そしてこれは深刻な問題です。

問題の後半に興味があります。一緒に解決し、パートナーが文字列をツリーに変換する責任があるとします（ウィリーと呼びます）。 Willyがツリーを構築するクラスを決定する必要があります。任意の言語を選択できます。主なことは、ウィリーがアセンブラーを優先する可能性があるため、忘れないでください。さらに、アセンブラはプロセッサによって長い間廃止されました。気分が悪い場合は、もちろん。

あなたはこのステージが何個の主題を邪魔するかに驚くでしょう。

私はすでに正しい答えを滑らせているようですが、ソリューションの評価は次のように見えます。標準的な悪い解決策は、 switch

またはcase

を使用するswitch

（最悪のcase

、古き良きカスケードif

）。わずかに改善されたソリューションでは、関数ポインターのテーブルを使用します。そして最後に、おそらく最良のソリューションはポリモーフィズムを適用するでしょう。自由にそれらのそれぞれを実装してみてください。お届けします！

皮肉なことに（後で説明します）、多態性を備えたソリューションは拡張可能なシステムに最適です。特に500ケースからなるGiant Switch Operatorにケースを追加することなく、すべてを再コンパイルする必要なく、新しい関数を追加する場合は、ポリモーフィズムを使用するだけです。

ポリモーフィズムに敬意を表して3回のポリモーフィックな歓声

したがって、多型は、何らかの形で、しかし有用と思われる。おそらく、最も成功したアプリケーションは、多態性印刷演算子です。 Java、Python、Ruby、またはその他の「実際の」オブジェクト指向言語でプログラミングする場合、おそらく当然のことと考えます。オブジェクトに自分自身を印刷するように依頼すると、彼はそれを実行します。各オブジェクトは、その内部状態について知る必要がある限り、自身について報告します。これは、デバッグ、トレース、ロギング、さらにはドキュメント化に非常に役立ちます。

C ++やPerlなどのOOP言語で、1978年のSubaru Legacyに2500ドルのディスクペアのようにすべてのオブジェクト指向性がねじ込まれた、偽造された偽物を使用する場合、おそらくデバッガーに浸されます。またはData::Dumper

'e。またはそのような何か。一般的に、あなたを吸います！

（修辞的な質問：C ++またはPerlを選択する理由は何ですか？これらは世界で最もひどい2つの言語です！PascalまたはCobolを使用しても同じ成功を収めることができますが、明らかではありませんか？）

ところで、最近私がOCamlについて書いていない主な理由は、ポリモーフィックprint

です。私はまだ完全には理解していませんが、間違いなくThe Most Insane Languages Designers Motivesのリストに載っている理由により、OCamlにはポリモーフィックprint

がありません。したがって、デバッグのためにコンソールに任意のオブジェクトを出力することはできません。私は、C ++よりも優れた伝説的なパフォーマンスを達成するために必要だったと信じています。他の理由はユーザビリティへの恐ろしいin辱だからです。まあ、しかし、彼らはプログラムを時間に戻すことができるデバッガを持っています。間違いなく複数回役立つでしょう。

だから、私たちは皆多型が大好きです。これは、マイクロ管理の代替手段です。あなたはオブジェクトにそれをする方法を言わずに何かをするように頼み、彼らは素直に従う。ストロングバッドの動画をオンラインで見て一日を過ごす。ああ、それらの愚かなオブジェクト！彼らを愛さないことは不可能です！

しかし、すべての価値のあるヒーローと同様に、ポリモーフィズムにはダークサイドがあります。もちろん、アナキン・スカイウォーカーほど暗くはありませんが、それでもなお。

多型のパラドックス

ポリモーフィズムの使用には、めったに口頭で話されることはありませんが、非常に重要な条件があります。将来、コードを変更できるはずです。少なくとも、JavaやC ++などの静的に型付けされた言語では、ポリモーフィックメソッドを追加する場合、このメソッドを実装するすべてのクラスを再コンパイルする必要があります。そして、これは順番に、あなたが彼らのソースコードにアクセスする必要があることを意味します。また、それを変更する機能。

これが実行不可能な特定のクラスのシステム、いわゆる拡張可能なシステムがあります。

ユーザーが独自のコードを追加できる仮想システムを設計しているとします。これは、不正アクセスに対する保護、ストリーミングセキュリティの確保など、さまざまな理由で簡単な作業ではありません。しかし、そのようなシステムは存在します！たとえば、プレーヤーが元のソースコードにアクセスせずに変更を加えることができるオンラインゲームがあります。実際、ほとんどのオンラインマルチプレイヤーゲームはこの方向に向かっています。企業の経営陣は、ユーザーが自分で優れたコンテンツを作成できること、そして作成することを認識しています。そのため、ゲームはAPIを開き、プレイヤーが独自のモンスターや呪文などを作成してプログラムを拡張できるようにします。

Webサービスはオンラインゲームと同じ役割を果たしているということがわかります。

このような拡張可能なシステムを作成するたびに、さらに3倍の作業が必要になります。内部APIとクラスを設計して、エンドユーザーが変更できるようにします。

良い例がJava Swingです。拡張可能な各システムには、発明者の逆説があります。このパラドックスについては、他のどこかで詳しく読むことができます。本質についてのみお話します。ユーザーがどのような変更を加えたいかを事前に予測することはできません。あなたは何でもできます-コードの各行を個別の仮想関数として外部に公開することもできます-しかし、ユーザーは必然的に自分が望むものに遭遇しますが、修正できません。これは本当の悲劇です-エレガントな解決策はありません。 Swingは、多くのフックを提供することで戦おうとしています。しかし、これにより、APIが非常に面倒で学習しにくくなります。

問題の本質

会話をより具体的にするために、オンラインゲームの例に戻りましょう。スペル、モンスター、およびその他のゲームオブジェクトを作成および管理するためのすべてのAPIおよびクラスを完全に設計および公開したとします。モンスターの大規模な基地があるとします。やってみると想像できると思います。

プレイヤーの一人がEvaluation Elfという名前の小さなペットを作りたいと思ったとします。もちろん、これは非常に手間のかかる例で、停止の問題を証明するのと同じように機能しますが、実際の生活では同様の状況が非常に可能です。

評価Elfの人生の唯一の目的は、他のモンスターが好きかどうかを発表することです。彼はあなたの肩の上に座っており、オークと会うたびに、彼は血に飢えた叫び声を上げます。 Aaaaaaaa !!!”（ところで、これらは私がC ++について感じる感情そのものです）

この問題の多態的な解決策は簡単です。150体のモンスターを繰り返し処理し、 ()

を()

メソッドを追加します。

地獄それはばかげているように聞こえます。しかし、これは本当に多態的なアプローチではありませんか？類似のオブジェクト（この場合はモンスター）のグループがあり、それらすべてが同じ状況に対して異なる方法で反応する必要がある場合、仮想メソッドをそれらに追加し、異なるオブジェクトに対して異なる方法で実装します。そう？

明らかに、このアプローチは私たちのケースでは機能せず、動作する可能性があります（そして、この小さなエルフを書いたユーザーはソースコードにアクセスできないため、動作しない場合でも）、彼は間違いなくBad Designの味を持っています。もちろん、ゲーム内のすべてのモンスターにそのような特定のメソッドを追加する理由はありません。 Value Elfが著作権を侵害しており、削除する必要があることが後で明らかになった場合はどうなりますか？ 150のクラスすべてからこのメソッドを削除して、すべてを元の状態に戻す必要があります。

私の知る限り（そして、私は良いデザイナーの栄誉を装うわけではなく、正しい答えを見つけたいだけです）、正しい解決策は動的な型決定です。コードは次のようになります。

 public boolean ( mon) { if (mon instanceof ) { return false; } if (mon instanceof ) { return true; } ... < 150 > }

もちろん、OOPフリークであることが判明し、Evaluation Elf用に150個のヘルパークラスを作成できます（各モンスターに1つ）。これは、問題の根本を解決するものではありません。なぜなら、その本質は、異なる動作が着信側ではなく発信者に適用されるという事実にあるからです。彼女のものです。

一部の高水準言語では、問題はもう少しエレガントに解決されます（私は強調します-ほんの少しだけです）。たとえば、Rubyでは、他のクラスへのメソッドの追加がサポートされています。そして、ライブラリのものでさえ。また、ソースコードがない場合でも。たとえば、評価Elfファイルに次のコードを配置できます。

 class  def ; return false; end end class  def ; return false; end end class  def ; return true; end end ...

Rubyは、リストされているすべてのクラスがまだロードされていない場合はロードし、それぞれにメソッドを追加します。これは一般的に言って非常にクールな機能です。

しかし、このアプローチには長所と短所の両方があります。どのように機能しますか？ Rubyでは（他のほとんどの高レベル言語のように）、メソッドはクラスに対応するハッシュテーブルの単なるエントリです。次に、表示され、各モンスターサブクラスのハッシュテーブルにエントリを追加します。利点：

アセスメントエルフのすべてのコードはそのファイルに含まれています。
コードは、elfファイルがロードされるまでクラスに追加されません。
エルフだけでなく、システム内の他の誰もが、エルフが好きかどうかをモンスターに尋ねることができます。

欠点は、エルフが書かれた後にゲームに追加されたため、エルフがモンスターを認識しない場合のデフォルトの動作を提供する必要があることです。誰かがグレムリンを思いついた場合、あなたのエルフはフリーズし、グレムリンを追加してコードを更新するまで「神はこれは何だ？」と叫ぶ。

システム内のすべてのクラスを何らかの方法で分類し、それらがモンスターの子孫であるかどうかを確認できれば、数行のコードですべてが決定されると思います。 Rubyでは可能だと思いますが、すでにロードされているクラスに対してのみです。まだディスク上にあるクラスの場合、これは機能しません！確かにこの問題を回避できますが、ディスクに加えて、ネットワークもあります...

ただし、デフォルトの動作の必要性は最悪ではありません。さらに重大な欠点があります。スレッドセーフと言います。それは真剣に私を悩ます-この場合のスレッドの安全性のためのRubyのセマンティクスが明確に定義されているとは思わない。クラスレベルの同期はありますか？ pre-elfクラスのインスタンスのストリームはどうなりますか？仕様やソースコードを理解するのに十分な日本語がまだわかりません。

しかし、 本当に問題なのは、システムのすべてのクラスでコードが増加し始めることです。カプセル化違反が発生します。

実際はもっと悪いです悪いデザインの匂い。観察者が一種の判断を下し、これらの判断のコードを観察対象に添付する状況が生じます。私は自分のフロアから同僚を歩き回って、次のような言葉を使って個々のバッジを手渡しているように見えます。「お願い、どこにもしないでください。私はあなたから好きかどうか、彼から理解できます。」現実の世界では、すべての動作が異なり、OOPは現実の世界をモデル化することになっています。

改訂多型

さて、私は自分の考えを非常に明確に定式化したので、多型はもはや特効薬のようには見えません。非拡張システムでも、オブジェクトのタイプに基づいて何らかの選択をしたい場合、選択をこのオブジェクト自体に転送することは意味がありません。

例として、認証を取得する方がより実用的で根拠があります。アクセス制御システムを開発している場合、仮想アクセスおよびアクセス()

、すべての関係者にこのメソッドの実装を強制しますか？つまり、入り口に警備員を置き、入ってくる人それぞれに、建物へのアクセスを許可するか尋ねますか？

まさか！ランタイム検証コードに追加する必要があります。

 public boolean ( s) { return (s.() || s.() || s.()); }

ただし、クラス検証は直接使用されていません。たとえば、 s instanceof

は書いていません。ここで問題は何ですか？

さて、オブジェクトの「タイプ」は、本質的には、そのクラス（明らかに固定され、変更されていない）とそのプロパティ（実行時に固定または変更可能）の集合体です。これは別の議論のトピックですが、型はクラスよりもプロパティによって決定されるようです。これは、後者に固有の柔軟性がないためです。しかし、C ++やJavaなどの「従来の」言語では、委任の構文サポートがないため、このようなアプローチではコードの再利用が少し難しくなります。（これが意味をなさないことが突然に思われた場合、すべてが順調です。私はすでに最後から2番目のステージに向かう途中で3杯目のワインを飲み終えています。

同時に、メインアイデアを明確に表現できたことを願っています 。 ポリモーフィズムは、ポリモーフィックな動作が実際にオブジェクトに属している場合にのみ意味を持ちます 。これがサブジェクトの動作である場合、動的な型チェックが望ましいです。

まとめ

ですから、今日の投稿から何か有益なことを学んだと思います。私は自分自身について確信しています。たとえば、Googleの検索エンジンは、実際にはEn と Kin Skywalker を修正するのに十分なほどスマートであることがわかりました。「En と Kin Skywalkerですか？」ああ、慢な男たち！著作権がそれらに属しているわけではありません。

また、ブログエントリの理想的な長さは正確に2杯のワインであることもわかりました。さらに進むと、ほとんど一貫性のない暴言を始めます。はい、ダイヤル速度は地獄に行きます。

すべて最高。

オリジナル- ポリモーフィズムが失敗したとき。スティーブイェッジ。Stevey's Drunken Blog Rants

多型が失敗するとき