结合具有不同领域的子类以提高效率？答案

【问题标题】：Combining subclasses which have different fields for efficiency?结合具有不同领域的子类以提高效率？
【发布时间】：2010-02-07 22:50:48
【问题描述】：

我正在开发一款 Java Android 游戏。这里的游戏一般需要使用内存池来避免垃圾回收。

为了论证，假设我有以下类：

// Enemy in the game
class Enemy { int x; int y; abstract void update(); }
// Enemy that just bounces around
class Roamer extends Enemy { int direction; ... }
// Enemy that chases a player
class Chaser extends Enemy { Player target; ... }
// maybe 20 more enemy types...

根据需要使用内存池时，使用子类是一件痛苦的事情，例如说明您需要多少 Roamer 和 Chaser 对象，而不仅仅是您可能需要多少 Enemy 对象。此外，更新的虚函数调用可能很慢。

我想到的另一种选择是将所有这些类合并为一个，例如

class Enemy
{
    int direction;
    Player target;
    int type; // i.e. ROAMER_TYPE, CHASER_TYPE
}

然后我会有一个更新函数来检查“类型”变量并相应地更新。这显然是一种更像 C 的方法。不过感觉很hacky，因为例如漫游敌人将有一个它从不使用的“目标”变量。不过，我一次不太可能在内存中拥有超过 100 个敌人，所以这真的不是什么大问题。我只想在漂亮的代码和速度之间做出妥协。

有没有人知道如何最好地构建这个？像这样合并类是不是太过分了？这是个好主意吗？我应该只使用常规的类树吗？

我知道这个问题没有正确答案，但我想要一些不同的观点。

【问题讨论】：

如果您采用第二种方法，请务必使用枚举而不是整数，以确保类型安全。
在 android developer.android.com/guide/practices/design/… 下严格不推荐枚举。我真的不喜欢这种方法，因为这意味着我必须输入两次文件名（一次在引号中，一次用于常量）。

标签： java android oop

【解决方案1】：

在这里组合会比继承更好吗？例如，像这样：

class Enemy {
    int direction;
    Player target;
    Strategy updater;
}
interface Strategy {
    void update(Enemy state);
}
class Roamer implements Strategy {
    public void update(Enemy state) {
        //Roamer logic.
    }
}
class Chaser implements Strategy {
    public void update(Enemy state) {
        //Chaser logic.
    }
}

那么您将只需要每个特定策略的一个实例。例如，当前充当 Roamer 的池中的所有 Enemy 对象都将使用单个 Roamer 实例进行更新。这样可以避免将所有逻辑都保存在一个类中，这可能会变得异常复杂。

如果这不是一款 Android 游戏，那么您可以在 Enemy 类中放置一张地图，以保持一种策略需要而另一种策略不需要的敌人的状态。但是，由于我们必须避免可能触发垃圾收集器的分配，因此最好像您所说的那样在 Enemy 类中拥有所需的所有成员。

您可以在 Enemy 类中使用预先分配的数组来表示状态。例如，Chaser 将始终在状态数组的特定索引中保留对它正在追逐的 Player 的引用。然而，这变得非常复杂。

【讨论】：

【解决方案2】：

此外，更新的虚函数调用可能很慢。

废话！进行虚函数调用的成本是 JIT 编译的应用程序中的几条指令。即使在解释模式下，我也只希望它需要更多的十几个本机指令。这在噪音中消失了......除非你每秒发出数千万次这样的调用。

我会赞同@Laurence 回答的要点。只有在您验证（即通过测量）确实存在需要解决的性能问题后，才将时间花在性能改进上。如果你忽略了这一点，你就有可能使你的代码变得比它需要的更复杂和更难维护。而且你可能会在你天真地试图让它变得更好时让性能变得更糟......尤其是当 Android JIT 编译器变得更好时。

【讨论】：

Android 最近才在 2.0 版中获得 JIT 编译。即使在那个版本中，它也没有为普通用户启用。它只是开发人员测试的一个选项。无论如何，许多手机永远不会升级到那么远。也就是说，在 Google I/O Real-Time Games 演讲中有一个关于 this 的图表，并且虚函数调用并没有那么糟糕。 JNI 和通过接口调用更糟糕：code.google.com/events/io/2009/sessions/…
“进行虚函数调用的成本是 JIT 编译的应用程序中的几条指令。”并且还可能发生缓存未命中，这比简单的几条额外指令的性能要差得多。

【解决方案3】：

您是否真的验证过没有内存池会出现性能问题？

假设您确实需要使用内存池，为什么不为每种类型的对象设置一个并让它们“增长”到您需要的对象数量呢？如果对象类型之间的平衡随着时间的推移发生剧烈变化，则效率低下，但您描述的方法也存在效率低下（未使用的字段），并且看起来维护起来并不有趣。

【讨论】：

> 您是否真的验证过没有内存池会出现性能问题？如果您经常解除分配工具，Android GC 可以随机运行大约 300 毫秒，因此如果您想要一个一致的例如30 帧/秒。 > 如果对象类型之间的平衡随着时间的推移发生剧烈变化，则效率低下，但您描述的方法也有效率低下嗯。我也需要平衡这与虚函数调用的速度。

【解决方案4】：

您可以从此处复制框架内部的内存池（请参阅 Pool、Poolable、PoolableManager、Pools、FinitePool、SynchronizedPool）：

https://android.googlesource.com/platform/frameworks/base/+/master/core/java/android/util

如果您这样做，请务必将它们放在您自己的包命名空间中。

没有必要为了对象池而放弃面向对象。如果那里的代码仍然过于通用以至于让您感到害怕，请使用相同的想法为您的对象做一个简化的通用池。

【讨论】：