是否为HashSet或其他实现使用Java变量类型Collection？

Question

我经常看到类的声明List<String> list = new ArrayList<>();或Set<String> set = new HashSet<>();类的声明。对我来说，使用变量类型的接口来提供实现的灵活性是非常有意义的。上面的示例仍然定义Collection了必须使用的类型，分别允许的操作以及在某些情况下的行为（由于docs）。

现在考虑以下情况：使用类中的字段实际上仅需要Collection（或什至Iterable）接口的功能，Collection而实际上的类型无关紧要，或者我不想对其进行过多说明。因此，我选择例如HashSet作为实现，并将字段声明为Collection<String> collection = new HashSet<>();。

那么，Set在这种情况下，该字段实际上是否应该是类型？这样的声明是不好的做法吗，如果是这样，为什么？还是最好的做法是指定尽可能少的实际类型（并仍然提供所有必需的方法）。之所以这样问，是因为我几乎从未见过这样的声明，而最近在只需要指定Collection接口功能的情况下，我会得到更多的信息。

例：

// Only need Collection features, but decided to use a LinkedList
private final Collection<Listener> registeredListeners = new LinkedList<>();

public void init() {
    ExampleListener listener = new ExampleListener();
    registerListenerSomewhere(listener);
    registeredListeners.add(listener);
    listener = new ExampleListener();
    registerListenerSomewhere(listener);
    registeredListeners.add(listener);
}

public void reset() {
    for (Listener listener : registeredListeners) {
        unregisterListenerSomewhere(listener);
    }

    registeredListeners.clear();
}

Answer 1

由于您的示例使用私有字段，因此与隐藏实现类型无关紧要。您（或者维护此类的人）总是可以仅查看字段的初始化程序以了解其内容。

但是，根据使用方式的不同，可能值得为该字段声明一个更具体的接口。声明为a List表示允许重复，并且顺序很重要。声明为a Set表示不允许重复且顺序不重要。如果有重要意义，您甚至可以声明该字段具有特定的实现类。例如，声明为LinkedHashSet表示不允许重复，但是顺序很重要。

如果类型出现在类的公共API中，以及该类的兼容性约束是什么，则选择是否使用接口以及使用哪种接口就变得更加重要。例如，假设有一种方法

public ??? getRegisteredListeners() {
    return ...
}

现在，返回类型的选择会影响其他类。如果您可以更改所有呼叫者，也许没什么大不了的，那么您只需要编辑其他文件即可。但是假设调用者是您无法控制的应用程序。现在，接口的选择非常关键，因为在不破坏应用程序的情况下就无法更改接口。此处的规则通常是选择最抽象的接口，以支持您希望调用者执行的操作。

大多数Java SE API返回Collection。这为基础实现提供了一定程度的抽象，但同时也为调用方提供了一组合理的操作。调用者可以迭代，获取大小，进行包含检查或将所有元素复制到另一个集合。

一些代码库Iterable用作返回的最抽象的接口。它所做的只是允许调用方进行迭代。有时这是必需的，但与相比可能有所限制Collection。

另一种选择是返回Stream。如果您认为调用方可能想使用流的操作（例如，筛选，映射，查找等）而不是迭代或使用收集操作，则这将很有帮助。

请注意，如果选择返回Collection或Iterable，则需要确保返回不可修改的视图或进行防御性复制。否则，调用者可能会修改您班级的内部数据，这可能会导致错误。（是的，甚至Iterable可以允许进行修改！考虑获取一个Iterator，然后调用该remove()方法。）如果返回Stream，则不必担心，因为您不能使用a Stream来修改基础源。

请注意，我把您关于字段声明的问题变成了关于方法返回类型声明的问题。这种“编程到接口”的思想在Java中非常普遍。在我看来，对于局部变量没有太大的意义（这就是为什么通常使用var），对于私有字段则无关紧要，因为根据定义，那些（几乎）只影响声明它们的类。但是，“接口编程”原则对于API签名非常重要，因此在这些情况下，您确实需要考虑接口类型。私人领域，没有那么多。

（最后一点：在某些情况下，您需要关注私有字段的类型，那就是在使用直接操作私有字段的反射框架时。在这种情况下，您需要将这些字段视为公开-就像方法返回类型一样-即使未声明它们public。）