如何在 Java 的派生类的构造函数中分配基类的最终变量？

Question

我有一个基本的Color 类，看起来像这样。该类被设计为不可变的，因此具有final 修饰符且没有设置器：

public class Color
{
    public static Color BLACK   = new Color(0, 0, 0);
    public static Color RED = new Color(255, 0, 0);
    //...
    public static Color WHITE   = new Color(255, 255, 255);

    protected final int _r;
    protected final int _g;
    protected final int _b;

    public Color(int r, int b, int g)
    {
        _r = normalize(r);
        _g = normalize(g);
        _b = normalize(b);
    }

    protected Color()
    {

    }

    protected int normalize(int val)
    {
        return val & 0xFF;
    }
    // getters not shown for simplicity
}

派生自该类的是一个ColorHSL 类，除了提供Color 类的getter 之外，它还具有色相、饱和度和亮度。这就是事情停止工作的地方。

ColorHSL的构造函数需要做一些计算，然后设置_r、_b和_g的值。但是在进行任何计算之前，必须调用超级构造函数。因此引入了无参数的Color() 构造函数，允许稍后设置最终的_r、_b 和_g。但是，Java 编译器不接受无参数构造函数或设置（第一次，在ColorHSL 的构造函数中）。

有没有办法解决这个问题，还是我必须从_r、_b 和_g 中删除final 修饰符？

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编辑：

最后，我选择了一个基本抽象 Color 类，其中包含 RGB 和 HSL 数据。基类：

public abstract class Color
{
    public static Color WHITE   = new ColorRGB(255, 255, 255);
    public static Color BLACK   = new ColorRGB(0, 0, 0);
    public static Color RED = new ColorRGB(255, 0, 0);
    public static Color GREEN   = new ColorRGB(0, 255, 0);
    public static Color BLUE    = new ColorRGB(0, 0, 255);
    public static Color YELLOW  = new ColorRGB(255, 255, 0);
    public static Color MAGENTA = new ColorRGB(255, 0, 255);
    public static Color CYAN    = new ColorRGB(0, 255, 255);

    public static final class RGBHelper
    {
        private final int   _r;
        private final int   _g;
        private final int   _b;

        public RGBHelper(int r, int g, int b)
        {
            _r = r & 0xFF;
            _g = g & 0xFF;
            _b = b & 0xFF;
        }

        public int getR()
        {
            return _r;
        }

        public int getG()
        {
            return _g;
        }

        public int getB()
        {
            return _b;
        }
    }

    public final static class HSLHelper
    {
        private final double    _hue;
        private final double    _sat;
        private final double    _lum;

        public HSLHelper(double hue, double sat, double lum)
        {
            //Calculations unimportant to the question - initialises the class
        }

        public double getHue()
        {
            return _hue;
        }

        public double getSat()
        {
            return _sat;
        }

        public double getLum()
        {
            return _lum;
        }
    }

    protected HSLHelper HSLValues   = null;
    protected RGBHelper RGBValues   = null;

    protected static HSLHelper RGBToHSL(RGBHelper rgb)
    {
        //Calculations unimportant to the question
        return new HSLHelper(hue, sat, lum);
    }

    protected static RGBHelper HSLToRGB(HSLHelper hsl)
    {
        //Calculations unimportant to the question
        return new RGBHelper(r,g,b)
    }

    public HSLHelper getHSL()
    {
        if(HSLValues == null)
        {
            HSLValues = RGBToHSL(RGBValues);
        }
        return HSLValues;
    }

    public RGBHelper getRGB()
    {
        if(RGBValues == null)
        {
            RGBValues = HSLToRGB(HSLValues);
        }
        return RGBValues;
    }
}

RGBColor 和 HSLColor 的类然后派生自 Color，实现了一个初始化 RGBValues 和 HSLValues 成员的简单构造函数。 （是的，我知道基类 if-ily 包含派生类的静态实例）

public class ColorRGB extends Color
{
    public ColorRGB(int r, int g, int b)
    {
        RGBValues = new RGBHelper(r,g,b);
    }
}

public class ColorHSL extends Color
{
    public ColorHSL(double hue, double sat, double lum)
    {
        HSLValues = new HSLHelper(hue,sat,lum);
    }
}

Answer 1

必须在声明类型的构造函数完成之前分配最终变量。因此，不能在子类中分配 super 的 final 字段。

但是，您可以在子类的静态工厂方法中进行转换：

class HSLColor {
    private HSLColor(int r, int g, int b) { super(r,g,b);}

    static HSLColor create(int h, int s, int l) {
        // conversion code here
        return new HSLColor(r,g,b);
    }
}

Answer 2

据我所知，完成这项工作的唯一方法是将超级构造函数的调用嵌套在计算 r、g 和 b 的函数中：

super(calculateRGB(...))

因此，您可以考虑向 Color 添加一个将 RGB 值作为数组的构造函数。

Answer 3

是的，我可以看到super(calculateRGB(...)) - 但是看起来你从这里的继承中几乎没有收获。我只是使用一个通用接口。 RGB 和 HSV 不只是两种不同的可互换颜色模型吗？

我认为 Java 问题背后存在一个面向对象的分析问题。为什么要使用继承？

如果您需要做的只是互换地操作颜色，您可能会发现您根本没有从继承中受益（而且它只会产生将 HSV 映射回 RGB 的开销超类）...如果您只想要可互换的颜色模型，请考虑使用 Color 接口而不是从 RGB 继承。

如果不了解您将实际使用 Color 对象的目的，就很难提出更好的设计。现在看来，继承的成本（调用超级构造函数中的颜色模型转换）将超过重用 normalize 的唯一好处。

Answer 4

Java 中不能有抽象构造函数，所以除非你可以将所有计算都放入对 super 的调用中，否则你不能对当前设计做你想做的事情，因为必须分配最终变量到声明构造函数完成时。

另一种方法是考虑一些方法来创建 Color 对象（一种工厂模式），该对象接受参数，在构造函数外部进行计算，然后您可以调用 super() 作为第一个参数。

例如 - 如果您的 Color 类中有以下内容

public Color static createHSLColor(int h, int s, int v) {
   // All the calculation here

   return new ColorHSL(h,s,v);
}

然后您可以使构造函数不公开（可能受保护），然后创建对象的唯一方法是通过您的工厂方法。

Answer 5

您可以做的一件事是拥有一个代表计算器的构造函数参数。比如：

public Color(int r, int g, int b, Calc calc) {
   _r = calc.normalize(r);
   _g = calc.normalize(g);
   _b = calc.normalize(b);
}

这可能会完全消除对子类的需求。你可以声明构造函数：

public Color(int r, int g, int b) { 
  this(r,g,b, defaultCalc);
}

甚至提供静态样式构造函数：

public static Color hslColor(int r, int g, int b) {
    return new Color(r,g,b, hslCalc);
}