java如何定义Union类实现数据体的共存

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定义Union类实现数据体的共存

在C/C++语言中，联合体（union），又称共用体，类似结构体（struct）的一种数据结构。联合体（union）和结构体（struct）一样，可以包含很多种数据类型和变量，两者区别如下：

1. 结构体（struct）中所有变量是“共存”的，同时所有变量都生效，各个变量占据不同的内存空间；

2. 联合体（union）中是各变量是“互斥”的，同时只有一个变量生效，所有变量占据同一块内存空间。

当多个数据需要共享内存或者多个数据每次只取其一时，可以采用联合体（union）。

在Java语言中，没有联合体（union）和结构体（struct）概念，只有类（class）的概念。众所众知，结构体（struct）可以用类（class）来实现。其实，联合体（union）也可以用类（class）来实现。但是，这个类不具备“多个数据需要共享内存”的功能，只具备“多个数据每次只取其一”的功能。

这里，以微信协议的客户消息为例说明。根据我多年来的接口协议封装经验，主要有以下两种实现方式。

1.使用函数方式实现Union

Union类实现:

/** 客户消息类 */@ToStringpublic class CustomerMessage {    /** 属性相关 */
    /** 消息类型 */
    private String msgType;    /** 目标用户 */
    private String toUser;    /** 共用体相关 */
    /** 新闻内容 */
    private News news;
    ...    /** 常量相关 */
    /** 新闻消息 */
    public static final String MSG_TYPE_NEWS = "news";
    ...    /** 构造函数 */
    public CustomerMessage() {}    /** 构造函数 */
    public CustomerMessage(String toUser) {        this.toUser = toUser;
    }    /** 构造函数 */
    public CustomerMessage(String toUser, News news) {        this.toUser = toUser;        this.msgType = MSG_TYPE_NEWS;        this.news = news;
    }    /** 清除消息内容 */
    private void removeMsgContent() {        // 检查消息类型
        if (Objects.isNull(msgType)) {            return;
        }        // 清除消息内容
        if (MSG_TYPE_NEWS.equals(msgType)) {
            news = null;
        } else if (...) {
            ...
        }
        msgType = null;
    }    /** 检查消息类型 */
    private void checkMsgType(String msgType) {        // 检查消息类型
        if (Objects.isNull(msgType)) {            throw new IllegalArgumentException("消息类型为空");
        }        // 比较消息类型
        if (!Objects.equals(msgType, this.msgType)) {            throw new IllegalArgumentException("消息类型不匹配");
        }
    }    /** 设置消息类型函数 */
    public void setMsgType(String msgType) {        // 清除消息内容
        removeMsgContent();        // 检查消息类型
        if (Objects.isNull(msgType)) {            throw new IllegalArgumentException("消息类型为空");
        }        // 赋值消息内容
        this.msgType = msgType;        if (MSG_TYPE_NEWS.equals(msgType)) {
            news = new News();
        } else if (...) {
            ...
        } else {            throw new IllegalArgumentException("消息类型不支持");
        }
    }    /** 获取消息类型 */
    public String getMsgType() {        // 检查消息类型
        if (Objects.isNull(msgType)) {            throw new IllegalArgumentException("消息类型无效");
        }        // 返回消息类型
        return this.msgType;
    }    /** 设置新闻 */
    public void setNews(News news) {        // 清除消息内容
        removeMsgContent();        // 赋值消息内容
        this.msgType = MSG_TYPE_NEWS;        this.news = news;
    }    /** 获取新闻 */
    public News getNews() {        // 检查消息类型
        checkMsgType(MSG_TYPE_NEWS);        // 返回消息内容
        return this.news;
    }
    
    ...
}

Union类使用:

String accessToken = ...;
String toUser = ...;
List<Article> articleList = ...;
News news = new News(articleList);
CustomerMessage customerMessage = new CustomerMessage(toUser, news);
wechatApi.sendCustomerMessage(accessToken, customerMessage);

主要优缺点:

• 优点：更贴近C/C++语言的联合体（union）；

• 缺点：实现逻辑较为复杂，参数类型验证较多。

2.使用继承方式实现Union

Union类实现:

/** 客户消息类 */@Getter@Setter@ToStringpublic abstract class CustomerMessage {    /** 属性相关 */
    /** 消息类型 */
    private String msgType;    /** 目标用户 */
    private String toUser;    /** 常量相关 */
    /** 新闻消息 */
    public static final String MSG_TYPE_NEWS = "news";
    ...    /** 构造函数 */
    public CustomerMessage(String msgType) {        this.msgType = msgType;
    }    /** 构造函数 */
    public CustomerMessage(String msgType, String toUser) {        this.msgType = msgType;        this.toUser = toUser;
    }
}/** 新闻客户消息类 */@Getter@Setter@ToString(callSuper = true)public class NewsCustomerMessage extends CustomerMessage {    /** 属性相关 */
    /** 新闻内容 */
    private News news;    /** 构造函数 */
    public NewsCustomerMessage() {        super(MSG_TYPE_NEWS);
    }    /** 构造函数 */
    public NewsCustomerMessage(String toUser, News news) {        super(MSG_TYPE_NEWS, toUser);        this.news = news;
    }
}

Union类使用:

String accessToken = ...;
String toUser = ...;
List<Article> articleList = ...;
News news = new News(articleList);
CustomerMessage customerMessage = new NewsCustomerMessage(toUser, news);
wechatApi.sendCustomerMessage(accessToken, customerMessage);

主要优缺点:

• 优点：使用虚基类和子类进行拆分，各个子类对象的概念明确；

• 缺点：与C/C++语言的联合体（union）差别大，但是功能上大体一致。

在C/C++语言中，联合体并不包括联合体当前的数据类型。但在上面实现的Java联合体中，已经包含了联合体对应的数据类型。所以，从严格意义上说，Java联合体并不是真正的联合体，只是一个具备“多个数据每次只取其一”功能的类。

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