Джулиан Бакнелл - Фундаментальные алгоритмы и структуры данных в Delphi
Что же изменилось? В версиях до Delphi 5 TList очищался путем освобождения внутреннего массива указателей, что было операцией класса O(1). Поскольку компания Borland хотела, чтобы класс TObjectList при определенных условиях мог освобождать содержащиеся в нем объекты, она для обеспечения такой функциональности изменила основной принцип работы TList. В Delphi, начиная с версии 5, и, конечно же, Kylix, класс TList очищается путем вызова для каждого элемента нового виртуального метода Notify. Метод TList.Notify не выполняет никаких операций, но метод TObjectList.Notify при удалении элементов из списка освобождает занимаемую ими память.
Вы можете спросить: "Ну и что?" Дело в том, что этот новый метод очистки содержимого класса TList принадлежит к операциям класса О(n). Таким образом, чем больше элементов в списке, тем больше времени потребуется на его очистку. По сравнению с предыдущими версиями TList, новая версия стала работать гораздо медленнее. Каждый экземпляр каждого класса, использующего TList, теперь будет работать медленнее. И помните, единственной причиной снижения быстродействия стало нежелание компании Borland воспользоваться делегированием, вместо наследования. По мнению компании, было намного удобнее изменить стандартный класс.
И что еще хуже с точки зрения объектно-ориентированного программирования, мы получили ситуацию, когда для поддержки производного класса был изменен родительский класс. TList не должен освобождать свои элементы - это стало правилом еще с версии Delphi1. Тем не менее, он был изменен для того, чтобы такая возможность поддерживалась его дочерними классами (а фактически только одним классом из VCL Delphi 5 - классом TObjectList).
Денни Торп (Denny Thorpe), один из самых толковых разработчиков в отделе научных исследований компании Borland, в своей книге "Разработка компонент Delphi" (Delphi Component Design) [23] сказал следующее:
"TList - это рабочая лошадка, а не порождающий класс... При необходимости использования списка создайте простой интерфейсный класс (порожденный от TObject, а не от TList), который будет иметь только нужные вам эквиваленты свойств и функций TList, и возвращаемые типы значений функций и параметров методов которого соответствуют типу хранящихся в списке данных. В таком случае интерфейсный класс будет содержать в себе класс TList и использовать его для хранения данных. Реализуйте функции и методы доступа к свойствам этого интерфейсного класса в виде однострочных вызовов соответствующих методов или свойств внутреннего класса TList с применением соответствующих преобразований типов".
Очень жаль, что книга Денни Торпа не внесена в перечень книг, обязательных для прочтения в отделе научных исследований компании Borland.
Класс TtdObjectList
А сейчас мы создадим новый класс списка, который работает как TList, но имеет два отличия: он хранит экземпляры некоторого класса (или его дочерних классов) и при необходимости уничтожает все содержащиеся в нем объекты. Другими словами, это будет специализированный список, в котором не будет двух описанных в предыдущем разделе недостатков. Назовем наш класс TtdObjectList. Он отличается от класса TObjectList в Delphi 5 и более поздних версиях тем, что будет безопасным к типам.
Он не будет дочерним классом TList. Конечно, в нем будут содержаться те же методы, но их реализация будет основана на делегировании к методам с теми же именами внутреннего класса TList.
Класс TtdObjectList имеет один новый очень важный атрибут - владение данными. Это класс будет функционировать либо точно так же, как TList, т.е. при уничтожении его элементы не будут освобождаться (он не владеет данными), либо будет иметь полный контроль над своими элементами и при необходимости будет их удалять (он владеет данными). Установка атрибута владения данными выполняется при создании экземпляра класса TtdObjectList, и после этого уже не будет возможности изменить тип владения данными.
Кроме того, класс будет обеспечивать безопасность к типам (type safety). При создании экземпляра класса, необходимо указывать какой тип (или класс) объектов будет в нем храниться. Во время добавления или вставки нового элемента специальный метод будет проверять соответствие типа нового объекта объявленному типу элементов списка.
Интерфейс класса TtdObjectList напоминает интерфейс класса TList. В нем не реализован метод Pack, поскольку в список будут добавляться только объекты, не равные nil. Подробное описание метода Sort будет приведено в главе 5.
Листинг 2.10. Объявление класса TtdObjectList
TtdObjectList = class private
FClass : TClass;
FDataOwner : boolean;
FList : TList;
FName : TtdNameString;
protected
function olGetCapacity : integer;
function olGetCount : integer;
function olGetItem(aIndex : integer): TObject;
procedure olSetCapacity(aCapacity : integer);
procedure olSetCount(aCount : integer);
procedure olSetItem(aIndex : integer; aItem : TObject);
procedure olError(aErrorCode : integer; const aMethodName : TtdNameString; aIndex : integer);
public
constructor Create(aClass : TClass;
aDataOwner : boolean);
destructor Destroy; override;
function Add(aItem : TObject): integer;
procedure Clear;
procedure Delete(aIndex : integer);
procedure Exchange(aIndex1, aIndex2 : integer);
function First : TObject;
function IndexOf(aItem : TObject): integer;
procedure Insert(aIndex : integer; aItem : TObject);
function Last : TObject;
procedure Move(aCurIndex, aNewIndex : integer);
function Remove(aItem : TObject): integer;
procedure Sort(aCompare : TtdCompareFunc);
property Capacity : integer read olGetCapacity write olSetCapacity;
property Count : integer read olGetCount write olSetCount;
property DataOwner : boolean read FDataOwner;
property Items[Index : integer] : TObject read olGetItem write olSetItem; default;
property List : TList read FList;
property Name : TtdNameString read FName write FName;
end;
Целый ряд методов класса TtdObjectLiet является простыми интерфейсами для вызова соответствующих методов внутреннего класса FList. Например, вот реализация метода TtdObjectList.First:
Листинг 2.11. Метод TtdObjectList.First
function TtdObjectList.First : TObject;
begin
Result := TObject(FList.First);
end;
В тех методах, которые в качестве входного параметра принимают индекс, до вызова соответствующего метода класса FList индекс проверяется на предмет попадания в допустимый диапазон. Строго говоря, эта процедура не обязательна, поскольку сам класс FList будет производить аналогичную проверку, но в случае возникновения ошибки методы класса TtdObjectList позволят получить больший объем информации. Вот один из примеров - метод Move:
Листинг 2.12. Метод TtdObjectList.Move
procedure TtdObjectList.Move(aCurIndex, aNewIndex : integer);
begin
{проверяем индексы сами, а не перекладываем эту обязанность на список}
if (aCurIndex < 0) or (aCurIndex >= FList.Count) then
olError(tdeIndexOutOfBounds, 'Move', aCurIndex);
if (aNewIndex < 0) or (aNewIndex >= FList.Count) then
olError(tdeIndexOutOfBounds, 'Move', aNewIndex);
{переместить элементы}
FList.Move(aCurIndex, aNewIndex);
end;
Конструктор класса в качестве входных параметров принимает тип объектов, которые будут храниться в списке (чем обеспечивается безопасность класса к типам), и атрибут владения данными. После этого создается внутренний экземпляр класса FList. Деструктор очищает список и освобождает память, занимаемую списком.
Листинг 2.13. Конструктор и деструктор класса TtdObjectList
constructor TtdObjectList.Create(aClass : TClass; aDataOwner : boolean);
begin
inherited Create;
{сохранить класс и флаг владения данными}
FClass := aClass;
FDataOwner := aDataOwner;
{создать внутренний список}
FList := TList.Create;
end;
destructor TtdObjectList.Destroy;
begin
{если список содержит элементы, очистить их и уничтожить список}
if (FList <> nil) then begin
Clear;
FList.Destroy;
end;
inherited Destroy;
end;
Если вы не уверены, каким образом передавать значение параметра aClass, приведем пример с использованием класса TButton:
var
MyList : TtdObjectList;
begin
• • •
MyList := TtdObjectList.Create(TButton, false);
Первым реальным отличием нового списка от стандартного класса TList является метод Clear. Он предназначен для проверки того, владеет ли список данными. В случае положительного результата, перед уничтожением списка все его элементы будут удалены. (Обратите внимание, что здесь для удаления каждого отдельного элемента не используется метод Delete класса FList. Намного эффективнее очищать список после освобождения памяти, занимаемой его элементами.)
Листинг 2.14. Метод TtdObjectList.Clear
procedure TtdObjectList.Clear;
var
i : integer;
begin
{если данные принадлежат списку, перед очисткой списка освобождаем память, занимаемую элементами}
if DataOwner then
for i := 0 to pred(FList.Count) do
TObject(FList[i]).Free;
FList.Clear;
end;
Методы Delete и Remove перед удалением выполняют один и тот же тип проверки, и если список владеет данными, объект освобождается, после чего удаляется и список. Обратите внимание, что в методе Remove используется не вызов метода FList.Remove, а полная реализация метода. Такой подход называется "кодированием на основе главных принципов". Он обеспечивает более глубокий контроль и дает более высокую эффективность.
Листинг 2.15. Удаление элемента из списка TtdObjectList
procedure TtdObjectList.Delete(aIndex : integer);
begin
{проверяем индексы сами, а не перекладываем эту обязанность на список}
if (aIndex < 0) or (aIndex >= FList.Count) then
olError(tdeIndexOutOfBounds, 'Delete', aIndex);
{если список владеет объектами, освобождаем память, занимаемую удаляемым элементом}
