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为何说要多用自核少用继承?如何决定该用组合还是继承?

组合(composition)、接口(interface)、委托(delegation)

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public interface Flyable {
void fly();
}

public interface Tweetable {
void tweet();
}

public interface EggLayable {
void layEgg();
}

public class FlyAbility implements Flyable {

@Override
public void fly() {

}
}

public class TweetAbility implements Tweetable {

@Override
public void tweet() {

}
}

public class EggLayability implements EggLayable {

@Override
public void layEgg() {

}
}

public class Ostrich implements Tweetable, EggLayable {
private final TweetAbility tweetAbility = new TweetAbility(); // composition
private final EggLayability eggLayability = new EggLayability();


@Override
public void tweet() {
tweetAbility.tweet(); // delegation
}

@Override
public void layEgg() {
eggLayability.layEgg();
}
}

我们知道继承主要有三个作用:表示is-a关系,支持多态继承,代码复用。而这三个作用都可以通过其他技术手段来达成。比如is-a关系,我们可以通过组合和接口的behave-like关系来替代;多态特性我们可以利用接口来实现;代码复用我们可以通过组合和委托来实现。所以,从理论上来讲,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。

如何判断该用组合还是继承?

尽管我们鼓励多用组合少用继承,但组合也并不是完美的,继承也并非一无是处。从上面的例子来看,继承改写成组合意味着要做更细粒度的类的拆分。这也就意味着,我们要定义更多的类和接口。类和接口的增多也就或多或少地增加代码的复杂程度和维护成本。所以,在实际的项目开发中,我们还是要根据具体的情况,来具体选择该用继承还是组合。

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。

前面我们讲到继承可以实现代码复用。利用继承特性,我们把相同的属性和方法,抽取出来,定义到父类中。族类复用父类中的属性和方法,达到代码复用的目的。但是,有的时候,从业务含义上,A类和B类并不一定具有继承关系。比如,Crawler类和PageAnalyzer类,它们都用到了URL拼接和分割的功能,但并不具有继承关系(既不是父子关系,也不是兄弟关系)。仅仅为了代码复用,生硬的抽象出一个父类出来,会影响到代码的可读性。如果不熟悉背后设计思路的同时,发现Crawler类和PageAnalyzer类继承同一个父类,而父类中定义的却只是URL相关的操作,会觉得这个代码写得莫名其妙,理解不了。这个时候,使用组合就更加合理、更加灵活。具体的代码实现如下所示:

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public class Url {
// omit attributes and methods
}

public class Crawler {
private final Url url; //composition

public Crawler() {
this.url = new Url();
}
// ...
}

public class PageAnalyzer {
private final Url url; // composition

public PageAnalyzer() {
this.url = new Url();
}
// ...
}

小结与回顾

  1. 为什么不推荐使用继承?

    继承是面向对象的四大特性之一,用来表示类之间的is-a关系,可以解决代码复用的问题。虽然继承有诸多作用,但继承层次过深、过复杂,也会影响到代码的可维护性。在这种情况下,我们应该尽量少用,甚至不用继承。

  2. 组合相比继承有哪些优势?

    继承主要有三个作用:表示is-a关系,支持多态特性,代码复用。而这三个作用都可以通过组合、接口、委托三个技术手段来达成。除此之外,利用组合还能解决层次过深、过复杂的继承关系影响代码可维护性的问题。

  3. 如何判断该用组合还是继承?(尽量使用接口、组合和委托代替继承,不要使用继承)

    尽管我们鼓励多用组合少用继承,但组合也并不是完美的,继承也并非一无是处。在实际的项目开发中,我们还是要根据具体的情况,来选择该用继承还是组合。如果类之间的继承结构稳定,层次比较浅,关系不复杂,我们就可以大胆地使用继承。反之,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、特殊的应用场景,会固定使用继承或者组合。

    (新的编程语言让接口+组合+委托变得容易,例如Kotlin就有专门的语法糖支持,消除了很多模板代码。)

    (接口+组合+委托符合矢量化思想,那就是将物体特征分成不同的维度,每个维度独立变化。继承则是将物体分裂,抽取共性,处理共性,操作的灵活性大打折扣,毕竟现实中的物体特征多,共性少。)