为什么更推荐使用组合而非继承关系?

前言

最近在看公司项目的代码,看到了大量的继承体系,而且还是继承了多层,维护、阅读都十分的困难。在查阅了一些资料以后,包括《Effective Java》一书中的第16条提到“组合优先于继承”。那继承到底会暴露什么问题呢?为什么更推荐优先使用组合呢?

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继承带来的问题

老实讲,项目中为什么大量使用继承,估计初版设计的人是想实现代码的复用,但是的确带来不少的问题。

继承是面向对象重要特性之一,语义上是表达 is-a的关系,但是它会破坏封装性。我们举个例子:

假设我们要设计一个关于鸟的类。我们将“鸟类”这样一个抽象的事物概念,定义为一个抽象类 AbstractBird,默认有eat吃东西的行为。所有更细分的鸟,比如麻雀、鸽子、鸵鸟等,都继承这个抽象类。

public class AbstractBird { 
    //... 省略其他属性和方法... 
    public void eat() { //... }
}

// 鸵鸟
public class Ostrich extends AbstractBird { 

}

但是,这时候搞不清楚情况的人根据需求给AbstractBird添加一个fly()的行为。但是对于鸵鸟这个子类来说,并不会飞,你如果不做任何处理,相当于让鸵鸟有了飞翔的功能,不符合设计。聪明的你想到了,那就重写以下吧,抛出一个异常,如下所示:

public class AbstractBird { 
    //... 省略其他属性和方法... 
    public void eat() { //... }

    public void fly() { //... }
}

// 鸵鸟
public class Ostrich extends AbstractBird { 
 //... 省略其他属性和方法... 
 public void fly() { 
     throw new UnSupportedMethodException("I can't fly.'");  
 }  
}

这种设计思路虽然可以解决问题,但不够优美。因为除了鸵鸟之外,不会飞的鸟还有很多,比如企鹅。对于这些不会飞的鸟来说,我们都需要重写 fly() 方法,抛出异常。而且真正好的设计,对于鸵鸟和企鹅来说,就不应该暴露给他们fly()这种不该暴露的接口,增加外部调用的负担。

这里只提到了fly(),如果还有下蛋egg()、唱歌sing()这么多行为,总不能都冗杂在父类里吧。关键像我们的项目同事,基本上把所有的类都写到了父类中,真的特别难以维护。

小结一下继承带来的问题:

  1. 子类继承了父类所有的行为,会让子类无意的暴露的不必要的接口,破坏封装性。
  2. 如果继承层级比较多,那么代码的复杂度、可阅读型就可想而知的难了。
  3. 另外一个点,就是非常不好做单元测试。

针对于这种问题,组合能怎么解决呢?

组合的好处

组合,顾名思意,就是把另外一个对象做成当前这个对象的一部分,是组成我的一部分,它也能很好的实现代码的复用,语义上表达的是has-a的意思,我有xxx的能力,我有xxx的功能。

那我们看看针对上面的例子,用组合的方式该如何实现呢?

  • 定义接口
public interface Eatable {
    void eat();
} 
public interface Flyable { 
    void fly(); 
} 

public class EatAbility implements Eatable { 
    @Override 
    public void eat() {
        System.out.println("I can eat");
    } 
}  // 省

public class FlyAbility implements Flyable { 
    @Override 
    public void fly() {
        System.out.println("I can fly");
    } 
}  // 省
  1. 组合鸵鸟类
public class Ostrich implements Eatable {// 鸵鸟
    private Eatable eatable = new EatAbility(); // 组合
    //... 省略其他属性和方法... 
    @Override 
    public void eat() { 
        eatable.eat(); // 委托
    } 
}

你看对于鸵鸟这个子类来说,只暴露了它有的能力,那就是eat,没有暴露fly的接口。

从理论上讲,通过组合、接口、委托三个技术手段,我们完全可以替换掉继承,在项目中不用或者少用继承关系,特别是一些复杂的继承关系。

继承真的无用武之地了?

既然面向对象中有继承这玩意,说明它并非一无是处的。

如果类之间的继承结构稳定(不会轻易改变),继承层次比较浅(比如,最多有两层继承关系),继承关系不复杂,我们就可以大胆地使用继承。反之,系统越不稳定,继承层次很深,继承关系复杂,我们就尽量使用组合来替代继承。

除此之外,还有一些设计模式会固定使用继承或者组合。比如,装饰者模式(decorator pattern)、策略模式(strategy pattern)、组合模式(composite pattern)等都使用了组合关系,而模板模式(template pattern)使用了继承关系。

总结

不知道大家项目中继承用的多吗?其实在JDK中就有许多违反这条原则的地方,比如栈Stack类并不是Vector,不应该有继承关系,但是实际上就是继承自Vector。不管如何,在项目中决定使用继承而不是组合前,一定要考虑清楚,子类是否真的是父类的子类型?以后父类会不会经常变动的可能?父类的某些API是否存在缺陷,如果有的话也会随着子类扩散出去。

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文章来源于互联网:为什么更推荐使用组合而非继承关系?

THE END
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