R語言面向?qū)ο缶幊?S3和R6

一、基于S3的面向?qū)ο缶幊?

基于S3的面向?qū)ο缶幊淌且环N基于泛型函數(shù)(generic function)的實(shí)現(xiàn)方式。
1.S3函數(shù)的創(chuàng)建
S3對象組成：generic(generic FUN)+method(generic.class FUN）
泛型函數(shù)（generic）創(chuàng)建示例：
get_n_elements <- function(x,...)
{
UseMethod("get_n_elements")
}
通常用UseMethod()函數(shù)定義一個泛型函數(shù)的名稱，通過傳入?yún)?shù)的class屬性，來確定對應(yīng)的方法調(diào)用。
method(generic.class）函數(shù)，創(chuàng)建示例： 
# Create a data.frame method for get_n_elements
get_n_elements.data.frame <- function(x, ...)
{
nrow(x) * ncol(x) # or prod(dim(x))
}
 
# Create a default method for get_n_elements
#在使用UseMethod調(diào)用時(shí)，先在methods中尋找對應(yīng)class，如果都沒有找到，則會調(diào)用#default方法。
get_n_elements.default <- function(x,...)
{
length(unlist(x))
}
methods() 用于查找S3泛型函數(shù)中所有可用的methods。

調(diào)用pryr包中的is_s3_method() 可以驗(yàn)證函數(shù)是否S3方法。

2、S3對象的傳入?yún)?shù)有多個class屬性的處理方法
當(dāng)變量x具有多個class屬性，應(yīng)按具體到通用的順序來排列變量對應(yīng)的class。
使用NextMethod()來調(diào)用methods
an_s3_method.some_class <- function(x, ...)
{
# Act on some_class, then
NextMethod("an_s3_method")
}
具體示例如下：
# Assign classes
class(kitty) <- c("cat","mammal","character")
 
what_am_i <- function(x,...)
{
   UseMethod("what_am_i")
}
 
# cat method
what_am_i.cat <- function(x)
{
  message("I'm a cat")
  NextMethod("what_am_i")
}
 
# mammal method
what_am_i.mammal <- function(x, ...)
{
  message("I'm a mammal")
  NextMethod("what_am_i")
}
 
# character method
what_am_i.character <- function(x, ...)
{
  message("I'm a character vector")
}
二、基于R6的面向?qū)ο缶幊?br /> 1、R6對象的創(chuàng)建
首先使用 R6Class() 創(chuàng)建一個class generator(也可叫factory）。
第一個參數(shù)是創(chuàng)建的對象的類的名字。
參數(shù)private為一個list，為對象保存數(shù)據(jù)域（data field），包含每個元素的名字。
參數(shù)pubilc為一個list，為對象保存面向用戶的函數(shù)或功能。
library(R6)<br>thing_factory <- R6Class(
  "Thing",
  private = list(
    a_field = "a value",
    another_field = 123
  ),
  public = list(
    do_something = function(x, y, z) {
      # Do something here
    }
  )
)
創(chuàng)建factory后，再調(diào)用new()來生成一個R6對象。new()無需定義，所有的factory都默認(rèn)具有該方法。
a_thing <- thing_factory$new()
initialize()是一種特殊的公有方法(public method), 在R6對象創(chuàng)建時(shí)自動調(diào)用，用來設(shè)置私域（private field）值。
new()中的參數(shù)被傳給initialize()。
# Add an initialize method
microwave_oven_factory <- R6Class(
"MicrowaveOven",
private = list(
power_rating_watts = 800,
door_is_open = FALSE
),
public = list(
cook = function(time_seconds) {
Sys.sleep(time_seconds)
print("Your food is cooked!")
},
open_door = function() {
private$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<-power_rating_watts
}
if(!missing(door_is_open)){
private$door_is_open<-door_is_open
}
}
)
)
 
# Make a microwave
a_microwave_oven <- microwave_oven_factory$new(
power_rating_watts = 650,
door_is_open = TRUE
)
2.訪問和設(shè)置私有域
private組件中的數(shù)據(jù)對用戶隱藏，這是封裝的原理。使用private$前綴可以訪問私域（private field）。
存在active組件中的active binding（行為像變量的函數(shù)），可以獲取和設(shè)置私有數(shù)據(jù)域。
Active bindings是R6中一種特殊的函數(shù)調(diào)用方式，把對函數(shù)的訪問表現(xiàn)為對屬性的訪問，屬于公有組件。
thing_factory <- R6Class(
  "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 <- value
      }
    }
  )
)
 將active binding作為數(shù)據(jù)變量而不是函數(shù)進(jìn)行調(diào)用。
 a_thing <- thing_factory$new()
a_thing$a_field # not a_thing$a_field()
3、R6的繼承
（1）子類的創(chuàng)建
繼承將一個類（class）的功能復(fù)制到另一個?？稍赗6Class()中用inherit參數(shù)來創(chuàng)建子類。

child_class_factory <- R6Class(
"ChildClass",
inherit = parent_class_factory
)
子類可以添加公有方法來擴(kuò)展父類的功能，并在公有方法中使用前綴self$調(diào)用其他公有方法。
子類也可定義與父類相同的方法名稱來重寫該方法，用于擴(kuò)展父類的功能，子類使用前綴super$訪問父類的公有方法。
（2）跨級訪問
R6類默認(rèn)只能使用直接父類的功能。為了跨級訪問，中間類(intermediate classes)首先需要定義一個active binding來顯示父類，形式如下:
active = list(super_ = function() super)
然后可以跨級使用方法parent_method <- super$method()grand_parent_method <- super$super_$method(great_grand_parent_method <- super$super_$super_$method()
（3）共享域
大部分類型的R變量是通過值復(fù)制，意思是當(dāng)復(fù)制一個變量時(shí) ，新的變量具有自己的復(fù)制值，改變其中一個變量不會影響另外一個。
環(huán)境變量(Environments)比較特殊，通過地址傳送來復(fù)制（by reference)，因此所有的復(fù)制品都是等同的，改變其中一個就會改變其他變量。R6類可利用環(huán)境的地址傳送（by reference）復(fù)制行為在對象之間共享區(qū)域，定義一個名為shared的私域，方式如下：
創(chuàng)建一個新的環(huán)境，指定該環(huán)境的任意共享域，可通過active bindings訪問。
工作方式與其他active bindings相同，但需使用private$shared$前綴來找回(retrieve)這些區(qū)域
R6Class(
"Thing",
private = list(
shared = {
e <- new.env()
e$a_shared_field <- 123
e
}
),
active = list(
a_shared_field = function(value) {
if(missing(value)) {
private$shared$a_shared_field
} else {
private$shared$a_shared_field <- value
}
}
)
)

（4）R6對象的復(fù)制　

R6對象使用與環(huán)境變量相同的地址傳送復(fù)制方式，如果使用<- 符號復(fù)制R6對象，原對象的變化會影響復(fù)制品。
a_reference_copy <- an_r6_object
R6 對象有一個自動生成的clone() 方法，用于值復(fù)制，使用clone()復(fù)制的對象的變化不影響其他對象。
a_value <- an_r6_object$clone()
當(dāng)R6對象的一個或多個域包含另一個R6對象時(shí)，默認(rèn)clone() 通過地址傳送復(fù)制該R6域。
如果值復(fù)制這些R6域，clone() 方法必須使用參數(shù)：deep = TRUE。
a_deep_copy <- an_r6_object$clone(deep = TRUE)
（5）R6對象的消除
當(dāng)消除對象時(shí)，定義公有finalize()方法運(yùn)行自定義代碼。該方法一般用于關(guān)閉與數(shù)據(jù)庫或文件的連接，或者消除例如改變?nèi)诌x項(xiàng)（option）或者圖形參數(shù)的副作用。
thing_factory <- R6Class(
"Thing",
public = list(
initialize = function(x, y, z) {
# do something
},
finalize = function() {
# undo something<br># Print a message<br>"Disconnecting from the cooking times database."<br># Disconnect from the database<br>dbDisconnect(private$conn)
}
)
)<em id="__mceDel" style="font-family: verdana, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 14px; line-height: 1.5; background-color: #ffffff">　</em>

當(dāng)R的自動垃圾回收器（automated garbage collector）從存儲中清除對象時(shí)調(diào)用finalize() 方法，可使用gc()強(qiáng)制垃圾回收。