TIJ 读书笔记 -- 接口

文章目录

1. 1. 一个例子
   1. 1.1. 初体验
   2. 1.2. 进一步
   3. 1.3. 再进一步
   4. 1.4. 反思

一个例子

接口很好很强大，如果泛泛而谈，我感觉很虚，不实在，那么就从这个小例子谈谈自己的理解吧。在机器学习算法里面，有些会涉及各种类型的距离计算，例如计算与给定点a距离最近的点b，我们可以用欧氏距离，也可以使用马氏距离，或者是向量cos角度值等等。

很容易发现，计算最近点的算法流程是基本不变的，而变化的部分是距离计算方式，那么我们可以把距离计算方式独立出来，作为一个接口。这个接口可以被实现成不同计算形式，从而做到灵活扩展，但是算法流程部分代码是不需要变更的。这样从某种程度上就做到了“对修改关闭，对扩展开放。”这一经典的做法，就是大名鼎鼎的策略模式。

初体验

下面看看具体代码(已省去逻辑细节)：

• 最近邻算法流程

  public class OneNearestNeighbour {
      private List<DataPoint> dataset;
      private DistanceCalculator distanceCalculator;
  
      public OneNearestNeighbour(List<DataPoint> dataset, DistanceCalculator calculator) {
          this.dataset = dataset;
          distanceCalculator = calculator;
      }
  
      public DataPoint getNearestNeighbour(DataPoint a) {
          DataPoint result = null;
          double min = Double.MAX_VALUE;
          for (DataPoint b : dataset) {
              double distance = distanceCalculator.distance(a, b);
              if (distance < min) {
                  result = b;
                  min = distance;
              }
          }
  
          return result;
      }
  }

• 距离计算接口

  public interface DistanceCalculator {
      double distance(DataPoint a, DataPoint b);
  }

• 计算欧氏距离

  public class EuclideanDistance implements DistanceCalculator {
  
      public double distance(DataPoint a, DataPoint b) {
          double result = 0;
          // ...
          return result;
      }
  }

这样就可以用欧氏距离计算最近邻了。

public static void main(String[] args) {
    // ... 
    DistanceCalculator calculator = new EuclideanDistance();
    OneNearestNeighbour oneNN = new OneNearestNeighbour(dataset, calculator);
    oneNN.getNearestNeighbour(point);
}

进一步

现在我们厌倦了欧氏距离，想试试马氏距离的效果，所需做的就是用马氏距离实现接口DistanceCalculator，算法流程无需变更。

public class MahalanobisDistance implements DistanceCalculator {

    public double distance(DataPoint a, DataPoint b) {
        double result = 0;
        // ...
        return result;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        // ...
        DistanceCalculator calculator = new MahalanobisDistance();
        OneNearestNeighbour oneNN = new OneNearestNeighbour(dataset, calculator);
        oneNN.getNearestNeighbour(point);
    }
}

再进一步

有些时候，我们无需从零开始实现接口DistanceCalculator，像上面的两个距离计算方式。例如，我们现在已经有两个点相似度的计算类PointsSimilarity：

public class PointsSimilarity {
    double similarity(DataPoint a, DataPoint b) {
        double result = 0;
        // ...
        return result;
    }
}

把PointsSimilarity类借助适配模式，包装成接口DistanceCalculator的实现，就可以巧妙的融入到最近邻算法当中。

public class PointsSimilarityAdapter implements DistanceCalculator {

    private PointsSimilarity pointsSimilarity;

    public PointsSimilarityAdapter(PointsSimilarity pointsSimilarity) {
        this.pointsSimilarity = pointsSimilarity;
    }

    public double distance(DataPoint a, DataPoint b) {
        return 1 / (1 + pointsSimilarity.similarity(a, b));
    }
    
}

反思

其实在上面这个例子中，接口DistanceCalculator完全可以用一个抽象类来代替，可以达到一模一样的效果。但是如果类PointsSimilarity在适配的时候，需要继承另一个类，那样用抽象类就没法适配了。

接口和抽象类都可以做到不能被直接实例化，通过抽象方法来规范子类的行为，相当于所有子类都会遵守这个“契约”，所以子类可以向上泛化成父类，对调用者隐藏具体的实现。而接口与抽象类相比，最大的优势就是可以多重继承。另外，使用接口就意味着大家都要准守契约，可以做到具体实现和接口调用的解耦，可以很方便些测试用例，mock一下接口，各个模块就可以独立测试，著名的mvc模式就是这么搞的。

TIJ的作者在本章的最后给出了一个忠告：

恰当的原则应该是优先使用类而不是接口。从类开始，如果接口的必需性变得非常明确，那么就进行重构。接口是一种工具，但是它容易被滥用。

这句话我理解不深，在以后的工作学习中，多琢磨，多尝试。