R语言面向对象编程:S3和R6
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R语言面向对象编程:S3和R6
一、基于S3的面向对象编程
基于S3的面向对象编程是一种基于泛型函数(generic function)的实现方式。
1.S3函数的创建
S3对象组成：generic(generic FUN)+method(generic.class FUN)
泛型函数(generic)创建示例：
get_n_elements
{
UseMethod("get_n_elements")
}
通常用UseMethod()函数定义一个泛型函数的名称，通过传入参数的class属性，来确定对应的方法调用。
method(generic.class)函数，创建示例：
# Create a data.frame method for get_n_elements
get_n_elements.data.frame
{
nrow(x) * ncol(x) # or prod(dim(x))
}
# Create a default method for get_n_elements
#在使用UseMethod调用时，先在methods中寻找对应class，如果都没有找到，则会调用#default方法。
get_n_elements.default
{
length(unlist(x))
}
methods() 用于查找S3泛型函数中所有可用的methods。
调用pryr包中的is_s3_method() 可以验证函数是否S3方法。
2、S3对象的传入参数有多个class属性的处理方法
当变量x具有多个class属性，应按具体到通用的顺序来排列变量对应的class。
使用NextMethod()来调用methods
an_s3_method.some_class
{
# Act on some_class, then
NextMethod("an_s3_method")
}
具体示例如下：
# Assign classes
class(kitty)
what_am_i
{
UseMethod("what_am_i")
}
# cat method
what_am_i.cat
{
message("I'm a cat")
NextMethod("what_am_i")
}
# mammal method
what_am_i.mammal
{
message("I'm a mammal")
NextMethod("what_am_i")
}
# character method
what_am_i.character
{
message("I'm a character vector")
}
二、基于R6的面向对象编程
1、R6对象的创建
首先使用 R6Class() 创建一个class generator(也可叫factory)。
第一个参数是创建的对象的类的名字。
参数private为一个list，为对象保存数据域(data field)，包含每个元素的名字。
参数pubilc为一个list，为对象保存面向用户的函数或功能。
library(R6)
thing_factory
"Thing",
private = list(
a_field = "a value",
another_field = 123
),
public = list(
do_something = function(x, y, z) {
# Do something here
}
)
)
创建factory后，再调用new()来生成一个R6对象。new()无需定义，所有的factory都默认具有该方法。
a_thing
initialize()是一种特殊的公有方法(public method), 在R6对象创建时自动调用，用来设置私域(private field)值。
new()中的参数被传给initialize()。
# Add an initialize method
microwave_oven_factory
"MicrowaveOven",
private = list(
power_rating_watts = 800,
door_is_open = FALSE
),
public = list(
cook = function(time_seconds) {
Sys.sleep(time_seconds)
print("Your food is cooked!")
},
open_door = function() {
private$door_is_open = TRUE
},
close_door = function() {
private$door_is_open = FALSE
},
# Add initialize() method here
initialize = function(power_rating_watts,door_is_open){
if(!missing(power_rating_watts)){
private$power_rating_watts
}
if(!missing(door_is_open)){
private$door_is_open
}
}
)
)
# Make a microwave
a_microwave_oven
power_rating_watts = 650,
door_is_open = TRUE
)
2.访问和设置私有域
private组件中的数据对用户隐藏，这是封装的原理。使用private$前缀可以访问私域(private field)。
存在active组件中的active binding(行为像变量的函数)，可以获取和设置私有数据域。
Active bindings是R6中一种特殊的函数调用方式，把对函数的访问表现为对属性的访问，属于公有组件。
thing_factory
"Thing",
private = list(
..a_field = "a value"
),
active = list(
a_field = function(value) {
if(missing(value)) {
private$..a_field
} else {
assert_is_a_string(value) # or another assertion
private$..a_field
}
}
)
)
将active binding作为数据变量而不是函数进行调用。
a_thing
a_thing$a_field # not a_thing$a_field()
3、R6的继承
(1)子类的创建
继承将一个类(class)的功能复制到另一个。可在R6Class()中用inherit参数来创建子类。
child_class_factory
"ChildClass",
inherit = parent_class_factory
)
子类可以添加公有方法来扩展父类的功能，并在公有方法中使用前缀self$调用其他公有方法。
子类也可定义与父类相同的方法名称来重写该方法，用于扩展父类的功能，子类使用前缀super$访问父类的公有方法。
(2)跨级访问
R6类默认只能使用直接父类的功能。为了跨级访问，中间类(intermediate classes)首先需要定义一个active binding来显示父类，形式如下:
active = list(super_ = function() super)
然后可以跨级使用方法parent_method
(3)共享域
大部分类型的R变量是通过值复制，意思是当复制一个变量时 ，新的变量具有自己的复制值，改变其中一个变量不会影响另外一个。
环境变量(Environments)比较特殊，通过地址传送来复制(by reference)，因此所有的复制品都是等同的，改变其中一个就会改变其他变量。R6类可利用环境的地址传送(by reference)复制行为在对象之间共享区域，定义一个名为shared的私域，方式如下：
创建一个新的环境，指定该环境的任意共享域，可通过active bindings访问。
工作方式与其他active bindings相同，但需使用private$shared$前缀来找回(retrieve)这些区域
R6Class(
"Thing",
private = list(
shared = {
e
e$a_shared_field
e
}
),
active = list(
a_shared_field = function(value) {
if(missing(value)) {
private$shared$a_shared_field
} else {
private$shared$a_shared_field
}
}
)
)
(4)R6对象的复制
R6对象使用与环境变量相同的地址传送复制方式，如果使用
a_reference_copy
R6 对象有一个自动生成的clone() 方法，用于值复制，使用clone()复制的对象的变化不影响其他对象。
a_value
当R6对象的一个或多个域包含另一个R6对象时，默认clone() 通过地址传送复制该R6域。
如果值复制这些R6域，clone() 方法必须使用参数：deep = TRUE。
a_deep_copy
(5)R6对象的消除
当消除对象时，定义公有finalize()方法运行自定义代码。该方法一般用于关闭与数据库或文件的连接，或者消除例如改变全局选项(option)或者图形参数的副作用。
thing_factory
"Thing",
public = list(
initialize = function(x, y, z) {
# do something
},
finalize = function() {
# undo something
# Print a message
"Disconnecting from the cooking times database."
# Disconnect from the database
dbDisconnect(private$conn)
}
)
)
当R的自动垃圾回收器(automated garbage collector)从存储中清除对象时调用finalize() 方法，可使用gc()强制垃圾回收。
完 谢谢观看
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