在面向对象中处理双向关联的最佳方法

我想知道在O.O.P.中处理双向关联的最佳方法。我在Google和SO上找到了多个解决方案，但它们中的每一个似乎都有缺点。语言无关紧要，但让我们用PHP来说明我的意思:

假设我有一个简单的States. [1..n]..城市协会:

public class State {
    public $cities;
    public function add_city($city) {}
}
public class City {
    public $state;
    public function set_state($state) {}
}

实现# 1:

public class State {
    public $cities;
    public function add_city($city) {
        $this->cities[] = $city;
        $city->state = $this;
    }
}
public class City {
    public $state;
    public function set_state($state) {
        $this->state = $state;
        $state->cities[] = $state;
    }
}

这个实现的两个问题是:

• "$state"answers"$cities"必须是公共的(所以任何人都可以添加城市而不使用公共函数add_city…)。没有所谓的"朋友"类"的概念。
• 公共函数在添加
之前可能需要做一些操作。

实现# 2:

public class State {
    public $cities;
    public function add_city($city) {
        $this->cities[] = $city;
        if ($city->state != $this) {
            $city->set_state($this);
        }
    }
}
public class City {
    public $state;
    public function set_state($state) {
        $this->state = $state;
        if (!in_array($this, $state->cities)) {
            $state->add_city($this);
        }
    }
}

比#1稍微好一点，但是"set_state"函数必须调用"in_array"，在必须的语言中是O(n)(将快速的O(1)操作变成O(n)操作)

实现# 3:

public class State {
    public $cities;
    public function add_city($city, $call_the_other_function = true) {
        $this->cities[] = $city;
        if ($call_the_other_function) {
            $city->set_state($this, false);
        }
    }
}
public class City {
    public $state;
    public function set_state($state, $call_the_other_function = true) {
        $this->state = $state;
        if ($call_the_other_function) {
            $state->add_city($this, false);
        }
    }
}

实现#3非常有效，但有点"丑陋"(因为没有更好的术语)，因为额外的可选参数

无论如何，如果有人知道什么是"正确的方式"，我很想知道。

编辑:如果可能的话，我想要一个解决方案:

• 不使用其他类
• 不知道对象创建的顺序(即不是"构造函数"解决方案)

public class State {
    private $cities;
    public function add_city($city) {
        $this->cities[] = $city;
    }
}
public class City {
    private $state;
    function __construct($state) {
        $state->add_city($this)
        $this->state=$state
    }
}