实战 Groovy: 美妙的操作符
Java™ 取消了操作符重载，但是新兴的 Groovy 又使之浮出水面。在实战 Groovy 定期连载的“Groovy 每日应用”的最后一期中，请随着 Andrew Glover 介绍的三类可重载操作符，重新寻回自己多年来失去的东西。
许多以前使用 C++ 的开发人员会怀念操作符重载，例如 + 和 -。虽然它们很方便，但是被覆盖的操作符的多态实质会造成混淆，所以操作符重载在 Java 语言中被取消了。这个限制的好处是清晰：Java 开发人员不必猜想两个对象上的 + 是把它们加在一起还是把一个对象附加到另一个对象上。不好的地方则是丧失了一个有价值的简写形式。
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现在，期望放任*的 Groovy 把这个简写形式带回来！在 实战 Groovy 的这一期中，我将介绍 Groovy 对操作符即时多态（也称为操作符重载）的支持。正如 C++ 开发人员会告诉您的，这个东西既方便又有趣，虽然必须小心谨慎才能接近。
我把 Groovy 的可重载操作符分成三个逻辑组： 比较操作符、算术类操作符和数组类操作符。这几组只涵盖了普通 Java 编程中可用操作符的一个子集。例如，像 & 和 ^ 这样的逻辑操作符目前在 Groovy 中不可用。
表 1 显示了 Groovy 中可用的三组可重载操作符：
| 1. | 比较操作符对应着普通的 Java equals 和 compareTo 实现 |
| 2. | Java 的算术类操作符，例如 +、- 和 *
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| 3. | 数组存取类操作符 []
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比较操作符对应着 Java 语言中的 equals 和 compareTo 实现，通常用作集合中排序的快捷方式。表 2 显示了 Groovy 的两个比较操作符：
| a == b | a.equals(b) |
| a <=> b | a.compareTo(b) |
操作符 == 是 Java 语言中表示对象相等的简写形式，但是不代表对象引用的相等。换句话说，放在两个对象之间的 Groovy 的 == 意味着它们相同，因为它们的属性是相等的，虽然每个对象指向独立的引用。
根据 Javadoc，Java 语言的 compareTo() 方法返回负整数、0 或正整数，代表对象小于、等于或大于指定对象。因为这个方法能够返回三个值，所以 Groovy 用四个附加值扩充了 <=> 语法，如表 3 所示：
| a > b | 如果 a.compareTo(b) 返回的值大于 0，那么这个条件为 true
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| a >= b | 如果 a.compareTo(b) 返回的值大于等于 0，那么这个条件为 true
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| a < b | 如果 a.compareTo(b) 小于 0，那么这个条件为 true
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| a <= b | 如果 a.compareTo(b) 小于等于 0，那么这个条件为 true
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还记得我最初在“感受 Groovy”一文中定义的磁盘友好的 LavaLamp 类么，它还在“实战 Groovy: Groovy 的腾飞”一文中充当迁移到新的 JSR 语法的示例，我要再次使用这个类来演示使用比较操作符的一些漂亮的技巧。
在清单 1 中，我通过实现普通 Java 的 equals() 方法（以及它的可恶伙伴 hashCode）增强了 LavaLamp 类。另外，我让 LavaLamp 实现了 Java 语言的 Comparable 接口并创建了 compareTo() 方法的实现：
package com.vanward.groovy
import org.apache.commons.lang.builder.CompareToBuilder
import org.apache.commons.lang.builder.EqualsBuilder
import org.apache.commons.lang.builder.HashCodeBuilder
import org.apache.commons.lang.builder.ToStringBuilder
class LavaLamp implements Comparable{
@Property model
@Property baseColor
@Property liquidColor
@Property lavaColor
def String toString() {
return new ToStringBuilder(this).
append(this.model).
append(this.baseColor).
append(this.liquidColor).
append(this.lavaColor).
toString()
}
def boolean equals(obj) {
if (!(obj instanceof LavaLamp)) {
return false
}
LavaLamp rhs = (LavaLamp) obj
return new EqualsBuilder().
append(this.model, rhs.model).
append(this.baseColor, rhs.baseColor).
append(this.liquidColor, rhs.liquidColor).
append(this.lavaColor, rhs.lavaColor).
isEquals()
}
def int hashCode() {
return new HashCodeBuilder(17, 37).
append(this.model).
append(this.baseColor).
append(this.liquidColor).
append(this.lavaColor).
toHashCode()
}
def int compareTo(obj) {
LavaLamp lmp = (LavaLamp)obj
return new CompareToBuilder().
append(lmp.model, this.model).
append(lmp.lavaColor, this.lavaColor).
append(lmp.baseColor, this.baseColor).
append(lmp.liquidColor, this.liquidColor).
toComparison()
}
}
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注： 因为我是重用狂，所以我的这些实现严重依赖 Jakarta 的 Commons Lang 项目（甚至 toString() 方法也是如此！）如果您还在自己编写 equals() 方法，那么您可能想花一分钟来签出这个库。（请参阅 参考资料 。）
在清单 2 中，可以看到我在清单 1 中设置的操作符重载的效果。我创建了五个 LavaLamp 实例（没错，我们在开 party！）并用 Groovy 的比较操作符来区分它们：
lamp1 = new LavaLamp(model:"1341", baseColor:"Black",
liquidColor:"Clear", lavaColor:"Red")
lamp2 = new LavaLamp(model:"1341", baseColor:"Blue",
liquidColor:"Clear", lavaColor:"Red")
lamp3 = new LavaLamp(model:"1341", baseColor:"Black",
liquidColor:"Clear", lavaColor:"Blue")
lamp4 = new LavaLamp(model:"1342", baseColor:"Blue",
liquidColor:"Clear", lavaColor:"DarkGreen")
lamp5 = new LavaLamp(model:"1342", baseColor:"Blue",
liquidColor:"Clear", lavaColor:"DarkGreen")
println lamp1 <=> lamp2 // 1
println lamp1 <=> lamp3 // -1
println lamp1 < lamp3 // true
println lamp4 <=> lamp5 // 0
assert lamp4 == lamp5
assert lamp3 != lamp4
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注意 lamp4 和 lamp5 是如何相同的，以及其他对象之间具有什么样的细微差异。因为 lamp1 的 baseColor 是 Black 而lamp2 的 baseColor 是 Blue，所以 <=> 返回 1（black 中的 a 比 blue 中的 u 靠前）。类似地，lamp3 的 lavaColor 是 Blue，而 lamp1 的是 Red。因为条件 lamp1 <=> lamp3 返回 -1，所以语句 lamp1 < lamp3 返回 true。llamp4 和 llamp5 是相等的，所以 <=> 返回 0。
而且，可以看到 == 也适用于对象相等。lamp4 和 lamp5 是同一对象。当然，我应当用 assert lamp4.equals(lamp5) 证实这一点，但是 == 更快捷！
现在，如果真的想测试对象引用相等该怎么办？显然，我不能用 ==，但是 Groovy 为这类事情提供了 is() 方法，如清单 3 所示：
lamp6 = new LavaLamp(model:"1344", baseColor:"Black",
liquidColor:"Clear", lavaColor:"Purple")
lamp7 = lamp6
assert lamp7.is(lamp6)
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在清单 3 中可以看出，lamp6 和 lamp7 是相同的引用，所以 is 返回 true。
顺便说一句，如果感觉迷糊，不要惊讶：使用重载操作符差不多让 Groovy 语言退步了。但是我认为是有趣的。
Groovy 支持以下算术类操作符的重载：
| a + b | a.plus(b) |
| a - b | a.minus(b) |
| a * b | a.multiply(b) |
| a / b | a.divide(b) |
| a++ or ++a | a.next() |
| a-- or --a | a.previous() |
| a << b | a.leftShift(b) |
您可能已经注意到 Groovy 中的 + 操作符已经在几个不同的领域重载了，特别是在用于集合的时候。您是否想过，这怎么可能？或者至少想过对自己的类能否这么做？现在我们来看答案。
还记得“在 Java 应用程序中加一些 Groovy 进来”一文中的 Song 类么？我们来看看当我创建一个 JukeBox 对象来播放 Song 时，发生了什么。在清单 4 中，我将忽略实际播放 MP3 的细节，把重点放在从JukeBox 添加和减去 Song 上：
package com.vanward.groovy
import com.vanward.groovy.Song
class JukeBox {
def songs
JukeBox(){
songs = []
}
def plus(song){
this.songs << song
}
def minus(song){
def val = this.songs.lastIndexOf(song)
this.songs.remove(val)
}
def printPlayList(){
songs.each{ song -> println "${song.getTitle()}" }
}
}
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通过实现 plus() 和 minus() 方法，我重载了 + 和 -，现在可以把它们用在脚本中了。清单 5 演示了它们从播放列表添加和减少歌曲的行为：
sng1 = new Song("SpanishEyes.mp3")
sng2 = new Song("RaceWithDevilSpanishHighway.mp3")
sng3 = new Song("Nena.mp3")
jbox = new JukeBox()
jbox + sng1
jbox + sng2
jbox + sng3
jbox.printPlayList() //prints Spanish Eyes, Race with the Devil.., Nena
jbox - sng2
jbox.printPlayList() //prints Spanish Eyes, Nena
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继续进行这个重载的 主题，您可能注意到，在表 3 中有一个可以重载的算术类操作符 <<，它恰好也为 Groovy 的集合重载。在集合的情况下，<< 覆盖后的作用像普通的 Java add() 方法一样，把值添加到集合的尾部（这与 Ruby 也很相似）。在清单 6 中，可以看到当我模拟这个行为，允许 JukeBox 的用户通过 << 操作符以及 + 操作符添加 Song 时发生的情况：
def leftShift(song){
this.plus(song)
}
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在清单 6 中，我实现了 leftShift 方法，它调用 plus 方法添加 Song 到播放列表。清单 7 显示了 << 操作符的效果：
jbox << sng2 //re-adds Race with the Devil... |
可以看出，Groovy 的算术类重载操作符不仅能负重，而且能做得很快！
Groovy 支持重载标准的 Java 数组存取语法 []，如表 4 所示：
| a[b] | a.getAt(b) |
| a[b] = c | a.putAt(b, c) |
数组存取语法很好地映射到集合，所以我在清单 8 中更新了 JukeBox 类，把两种情况都做了重载：
def getAt(position){
return songs[position]
}
def putAt(position, song){
songs[position] = song
}
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现在我实现了 getAt 和 putAt，我可以使用 [] 语法了，如清单 9 所示：
println jbox[0] //prints Spanish Eyes jbox[0] = sng2 //placed Race w/the Devil in first slot println jbox[0] //prints Race w/the Devil |
一旦掌握了操作符重载的概念和它在 Groovy 中的实现，就可以看到许多日常的 Java 对象已经 被 Groovy 的作者做了改进。
例如，Character 类支持 compareTo()，如清单 10 所示：
def a = Character.valueOf('a' as char)
def b = Character.valueOf('b' as char)
def c = Character.valueOf('c' as char)
def g = Character.valueOf('g' as char)
println a < b //prints true
println g < c //prints false
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同样，StringBuffer 可以用 << 操作符进行添加，如清单 11 所示：
def strbuf = new StringBuffer()
strbuf.append("Error message: ")
strbuf << "NullPointerException on line ..."
println strbuf.toString() //prints Error message: NullPointerException on line ...
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最后，清单 12 表示 Date 可以通过 + 和 - 来操纵。
def today = new Date() println today //prints Tue Oct 11 21:15:21 EDT 2005 println "tomorrow: " + (today + 1) //Wed Oct 12 21:15:21 EDT 2005 println "yesterday: " + (today - 1) //Mon Oct 10 21:15:21 EDT 2005 |
可以看到，操作符的即时多态，或操作符重载，对于我们来说，如果小心使用和记录，会非常强大。但是，要当心不要滥用这个特性。如果决定覆盖一个操作符去做一些非常规的事情，请一定要清楚地记录下您的工作。对 Groovy 类进行改进，支持重载非常简单。小心应对并记录所做的工作，对于由此而来的方便的简写形式来说，代价非常公道。