关于java：对象和数据结构之间的区别是什么？

Whats the difference between objects and data structures?

我一直在读《清洁代码：敏捷软件技术手册》，在第六章第95-98页中，它澄清了对象和数据结构之间的区别：

对象将其数据隐藏在抽象后面，并公开对该数据操作的函数。数据结构公开了它们的数据，没有有意义的函数。
对象公开行为并隐藏数据。这使得在不改变现有行为的情况下添加新类型的对象变得容易。这也使得向现有对象添加新行为变得困难。
数据结构公开数据，没有明显的行为。这使得向现有的数据结构中添加新的行为变得容易，但也使得向现有的函数中添加新的数据结构变得困难。

我有点困惑一些类是对象还是数据结构。比如说java.util中的hashmaps，它们是对象吗？(因为它的方法如put()、get()，我们不知道它们的内部工作原理)或者它们是数据结构？(我一直认为它是数据结构，因为它是一个地图)。

字符串也是，它们是数据结构还是对象？

到目前为止，我编写的大多数代码都是所谓的"混合类"，它们试图充当对象和数据结构。还有什么关于如何避免它们的建议吗？

相关讨论

数据结构和类/对象之间的区别在Java中比在C++中更难解释。在C中，没有类，只有数据结构，它们只不过是类型字段和命名字段的"容器"。C++继承了这些"结构"，所以你可以同时拥有"经典"的数据结构和"真实对象"。

在爪哇中，可以使用没有方法和只有公共字段的类"仿真"C风格的数据结构：

1
2
3
4
5

public class VehicleStruct
{
public Engine engine;
public Wheel[] wheels;
}

VehicleStruct的用户知道车辆的部件，可以直接与这些部件交互。行为，即函数，必须在类之外定义。这就是为什么很容易更改行为：添加新函数不需要更改现有代码。另一方面，更改数据实际上需要更改与VehicleStruct交互的每个函数。它违反了封装！

OOP背后的想法是隐藏数据并公开行为。它关注的是在不必知道是否有发动机或安装了多少车轮的情况下，您可以对车辆执行什么操作：

1
2
3
4
5
6
7
8
9

public class Vehicle
{
private Details hidden;

public void startEngine() { ... }
public void shiftInto(int gear) { ... }
public void accelerate(double amount) { ... }
public void brake(double amount) { ... }
}

注意，Vehicle是如何成为摩托车、汽车、卡车或坦克的——你不需要知道细节。更改数据很容易——类外没有人知道数据，因此不需要更改类的用户。改变行为是困难的：当一个新的(抽象的)函数添加到类中时，必须调整所有子类。

现在，按照"封装规则"，您可以理解隐藏数据只是将字段设为私有字段，并向VehicleStruct添加访问方法：

1
2
3
4
5
6
7
8

public class VehicleStruct
{
private Engine engine;
private Wheel[] wheels;

public Engine getEngine() { return engine; }
public Wheel[] getWheels() { return wheels; }
}

在他的书中，Bob叔叔认为通过这样做，你仍然有一个数据结构，而不是一个对象。您仍然只是将车辆建模为其零件的总和，并使用方法公开这些零件。它本质上与带有公共字段的版本相同，并且是一个普通的老C struct，因此是一个数据结构。隐藏数据和公开方法不足以创建一个对象，您必须考虑这些方法是实际公开行为还是只公开数据！

当你把这两种方法混合在一起时，例如将getEngine()与startEngine()一起暴露，你最终会得到一个"混合体"。我手头没有马丁的书，但我记得他根本不推荐混合动力车，因为你最终会遇到两个世界中最糟糕的：数据和行为都难以改变的对象。

关于散列图和字符串的问题有点棘手，因为这些问题的级别非常低，不适合您为应用程序编写的类。然而，使用上面给出的定义，您应该能够回答它们。

HashMap是一个对象。它向您公开它的行为，并隐藏所有令人讨厌的散列细节。你把它告诉put和get数据，不关心使用的是哪个散列函数，有多少"bucket"，以及如何处理冲突。实际上，您仅仅通过它的Map接口使用HashMap，这是抽象和"真实"对象的一个很好的指示。

不要对可以使用映射实例替换数据结构感到困惑！

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

// A data structure
public class Point {
public int x;
public int y;
}

// A Map _instance_ used instead of a data structure!
Map<String, Integer> data = new HashMap<>();
data.put("x", 1);
data.put("y", 2);

另一方面，String几乎是一个字符数组，并且不会试图隐藏太多。我想有人可以称之为数据结构，但老实说，我不确定是否可以通过这种或那种方式获得很多。

相关讨论

对象是类的实例。一个班可以从现实世界中模拟各种事物。这是一个抽象的东西(汽车，插座，地图，连接，学生，老师，你命名它)。

数据结构是以某种方式组织某些数据的结构。您可以使用不同于使用类的方式实现结构(这是您在不支持OOP的语言中所做的工作，例如，您仍然可以使用C语言实现数据结构)。

Java中的HashMap是一个使用基于哈希的实现对地图数据结构进行建模的类，这就是为什么它被称为Hash映射。

Java中的Socket是一个类，它不建模数据结构，而是其他的(套接字)模型。

相关讨论

弦怎么样？
String是Java中的一个类。字符串-好的，如果你把它看作一个有序的字符序列，你也可以把它看作一个数据结构。或者你可以把字符串当作一个更简单的数据结构——只是Java中的一种数据类型。也许第一次治疗更好(以你的方式)。
@TristanMilan的"字符串"是一种数据结构(也可以是某些语言的类)。在C语言中，以空结束的一组ASCII值。在帕斯卡语言中，一种大小，后跟该数量的ASCII值。等。。。
我可能会说："Java中的Hash映射是一个模拟哈希表数据结构的类"。IMO映射是一种抽象数据类型(ADT)。有些人将ADT和数据结构视为不相交的(尽管其他人将ADT和数据结构视为彼此的类)。虽然这听起来像是本书将ADT定义为数据结构，所以根据这个定义，您的语句可能是好的。
好吧，clean code中的章节描述了什么时候应该将类视为对象或数据结构，而不是它是否为数据结构建模，即它的实例是否可以用作数据结构。有区别！类HashMap应被视为对象，因为它只公开行为，而不公开内部数据。
@费迪南德拜尔，我不确定我明白你的意思。当然，任何类的任何实例都是对象，但并非每个类都为数据结构建模。例如，类套接字不为数据结构建模。这就是我的观点。看来你不喜欢这里的"模特"这个词是有原因的。
@彼得彼得罗夫，我想你还没有读过这个问题所指的"清洁守则"一章。作者不将"对象"定义为类的实例，而是研究对象的原始OOP定义，即隐藏数据和公开行为。根据这本书，只有公共字段而没有方法的类应该被视为数据结构，类似于普通的旧C结构。在运行时为某个可以替换结构的对象建模的类不被视为数据结构。按照书籍的定义，哈希图不是数据结构。
@费迪南德拜尔，我没读过这本书，你说得对。所以…好吧，我明白你的意思了。
简单来说……数据结构具有属性，而对象具有属性和状态

我相信这就是罗伯特。C.马丁试图传达：

数据结构是简单地充当结构化数据容器的类。例如:

1
2
3
4

public class Point {
public double x;
public double y;
}

另一方面，对象用于创建抽象。抽象被理解为：

a simplification of something much more complicated that is going on under the covers The Law of Leaky Abstractions, Joel on Software

因此，对象隐藏了其所有基础，只允许您以简化的方式操作其数据的本质。例如：

1
2
3
4
5
6
7
8

public interface Point {
double getX();
double getY();
void setCartesian(double x, double y);
double getR();
double getTheta();
void setPolar(double r, double theta);
}

我们不知道该点是如何实现的，但我们知道如何使用它。

相关讨论

正如我所看到的，罗伯特·马丁试图传达的是，对象不应该通过getter和setter公开数据，除非它们的唯一目的是充当简单的数据容器。这样的容器的好例子可能是Java bean、实体对象(来自DB实体的对象映射)等。

然而，Java集合框架类并不是他所指的一个很好的例子，因为它们并没有真正公开其内部数据(这在很多情况下是基本数组)。它提供了抽象，让您检索它们包含的对象。因此(在我的POV中)它们适合"对象"类别。

原因是由你从书中添加的引语来说明的，但是还有更多的好理由避免暴露内部。例如，提供getter和setter的类会违反demeter的法律。此外，了解某个类的状态结构(知道它拥有哪些getter/setter)会降低抽象该类实现的能力。还有很多这样的原因。

数据结构只是一种抽象，一种表示数据的特殊方式。它们只是人为构造，有助于降低高层的复杂性，即不在底层工作。一个对象可能意味着相同的事情，但是对象和数据结构之间的主要区别是对象可能抽象任何东西。它还提供行为。数据结构没有任何行为，因为它只是保存内存的数据。

库类(如map、list等)是表示数据结构的类。它们实现并设置数据结构，以便通过创建它们的实例(即对象)在程序中轻松地使用它们。

数据结构实际上是一些数据的结构化表示。除了数据的结构和命名之外，它没有任何内置的"知识"。对象更为一般，实际上可以是系统中几乎任何一个为交互提供接口的实体，并且可以在不同的上下文中使用。具体来说，例如，传统的类对象可能包含数据和访问数据的合适方法，并且该数据可能是特定于对象实例(每个实例)或类级别的。

我不确定术语"混合类"是基于作为对象或数据结构的描述，因为类通常包含数据。所以这个术语似乎是多余的。

相关讨论

数据结构(DS)是一种抽象的表示结构拥有某些数据的方式。具有一些关键值对的HASMAP是Java中的数据结构。相关联的数组在php等中类似。对象比ds级别低一点。您的哈希图是一个数据结构。现在要使用哈希映射，您需要创建一个"对象"，并使用Put方法向该对象添加数据。我可以有我自己的班级员工，他们有数据，因此是我的DS。但是要使用这个ds来做一些操作，比如查看雇员是男性还是女性同事，我需要一个雇员的实例并测试其性别属性。

不要将对象与数据结构混淆。

相关讨论

对象是类的实例。类可以定义该类的每个实例/对象继承的一组属性/字段。数据结构是组织和存储数据的一种方法。从技术上讲，数据结构是一个对象，但它是一个专门用来保存其他对象的对象(Java中的所有东西都是对象，甚至是原始类型)。

要回答您的问题，字符串是一个对象和数据结构。您创建的每个字符串对象都是string类的实例。一个字符串，如Java在内部表示的，本质上是一个字符数组，而数组是一个数据结构。

并非所有的类都是数据结构的蓝图，但是如果有任何意义的话，所有的数据结构在技术上都是对象，即类的实例(专门设计用于存储数据)。

相关讨论

您的问题被标记为Java，所以这里只引用Java。对象是Java中的EVE类；也就是说，Java中的所有对象都扩展对象和对象。

因此，所有的数据结构都是对象，但并非所有的对象都是数据结构。

区别的关键是术语封装。

在Java中创建对象时，最好将所有数据成员私有化。你这样做是为了保护他们不被任何人利用。

但是，您希望人们能够访问数据，有时可以更改数据。因此，您提供了名为访问器和赋值器的公共方法，以允许它们这样做，也称为getter和setter。另外，您可能希望他们以您选择的格式查看整个对象，这样您就可以定义一个ToString方法；这将返回一个表示对象数据的字符串。

结构略有不同。

这是一个班。

它是一个物体。

但它通常在另一个类中是私有的；因为节点在树中是私有的，树的用户不应该直接访问它。但是，在树对象内部，节点数据成员是公开可见的。节点本身不需要访问器和赋值函数，因为这些函数受树对象的信任和保护。

要研究的关键字：封装、可见性修饰符

相关讨论