【面向对象】开发原则（一）：多用组合少用继承

阳光穿透心脏的1/2处 2023-01-14 01:58 145阅读 0赞

## 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，但也会带来许多问题，在如下情况，我们应该尽量少用，甚至不用继承

*  若继承层次过深、过复杂，也会影响到代码的可维护性。
 *  若单纯为了复用而抽象出父类，会违背is-a关系，影响可读性

下面来看个例子。

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。所有更细分的鸟，比如麻雀、鸽子、乌鸦等，都继承这个抽象类我们知道，大部分鸟都会飞，那我们可不可以在 AbstractBird 抽象类中，定义一个 fly() 方法呢？

答案是否定的。尽管大部分鸟都会飞，但也有特例，比如鸵鸟就不会飞。鸵鸟继承具有 fly() 方法的父类，那鸵鸟就具有“飞”这样的行为，这显然不符合我们对现实世界中事物的认识

**方案1 & 问题**

方案：在鸵鸟这个子类中重写（override）fly() 方法，让它抛出 UnSupportedMethodException 异常

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

问题：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

*  一方面，徒增了编码的工作量
 *  另一方面，也违背了我们小知识原则 （Least Knowledge Principle，也叫少知识原则或者迪米特法则），暴露不该暴露的接口给外部，增加了类使用过程中被误用的概率

**方案2 & 问题**

方案：再通过 AbstractBird 类派生出两个更加细分的抽象类：会飞的鸟类 AbstractFlyableBird 和不会飞的鸟类 AbstractUnFlyableBird。让麻雀、乌鸦这些会飞的鸟都继承 AbstractFlyableBird，让鸵鸟、企鹅这些不会飞的鸟，都继承 AbstractUnFlyableBird 类，

具体的继承关系如下图所示：  
![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkyNw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center][]

问题：从图中我们可以看出，继承关系变成了三层。不过，整体上来讲，目前的继承关系还比较简单，层次比较浅，也算是一种可以接受的设计思路

> => 在刚刚这个场景中，我们只关注“鸟会不会飞”，但如果我们还关注“鸟会不会叫”，那这个时候，我们又该如何设计类之间的继承关系呢？

**方案3 & 问题**

方案：是否会飞？是否会叫？两个行为搭配起来会产生四种情况：会飞会叫、不会飞会叫、会飞不 会叫、不会飞不会叫。

如果我们继续沿用刚才的设计思路，那就需要再定义四个抽象类 （AbstractFlyableTweetableBird、AbstractFlyableUnTweetableBird、 AbstractUnFlyableTweetableBird、AbstractUnFlyableUnTweetableBird）。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkyNw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
问题：如果我们还需要考虑“是否会下蛋”这样一个行为，那估计就要组合爆炸了。类的继承层次 会越来越深、继承关系会越来越复杂。而这种层次很深、很复杂的继承关系。

*  一方面，会导致代码的可读性变差。因为我们要搞清楚某个类具有哪些方法、属性，必须阅读父类的代码、父类的父类的代码……一直追溯到顶层父类的代码。
 *  另一方面，这也破坏了类的封装 特性，将父类的实现细节暴露给了子类。子类的实现依赖父类的实现，两者高度耦合，一旦 父类代码修改，就会影响所有子类的逻辑。

> **总之，继承大的问题就在于：继承层次过深、继承关系过于复杂会影响到代码的可读性和可维护性。这也是为什么我们不推荐使用继承。**

## 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

*  **is-a 关系：通过组合和接口的 has-a 关系来替代**
 *  **多态特性：利用接口来实现**
 *  **代码复用：通过组合和委托来实现**

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。

在刚刚这个场景中，我们只关注“鸟会不会飞”，但如果我们还关注“鸟会不会叫”，那这个时候，我们又该如何设计类之间的继承关系呢？

**方案4 & 问题**

方案：接口表示具有某种行为特性。针对“会飞”这样一个行为特性，我们可以定义一个 Flyable 接口，只让会飞的鸟去实现这个接口。对于会叫、会下蛋这些行为特性，我们可以类似地定义 Tweetable 接口、EggLayable 接口。

我们将这个设计思路翻译成 Java 代码的话，就是下面这个样子

public interface Flyable {
         
        void fly();
    } 
    public interface Tweetable {
         
        void tweet(); 
    } 
    public interface EggLayable {
         
        void layEgg(); 
    } 
    public class Ostrich implements Tweetable, EggLayable {
        // 鸵鸟  
        //... 省略其他属性和方法...  @Override  
        public void tweet() {
         
            //...
        } 
        @Override  public void layEgg() {
        
            //...
        }
    } 
    public class Sparrow impelents Flayable, Tweetable, EggLayable {
        // 麻雀 
        //... 省略其他属性和方法... 
        @Override 
        public void fly() {
         
            //... 
        }  
        @Override  
        public void tweet() {
         
            //...
        }  
        @Override  public void layEgg() {
        
            //... 
        }
    }

问题：接口只声明方法，不定义实现。也就是说，每个会下蛋的鸟都要实现一遍 layEgg() 方法，并且实现逻辑是一样的，这就会导致代码重复的问题。

**最终方案**

方案：我们可以针对三个接口再定义三个实现类，它们分别是：实现了 fly() 方法的 FlyAbility 类、实现了 tweet() 方法的 TweetAbility 类、实现了 layEgg() 方法的 EggLayAbility 类。然后，通过组合和委托技术来消除代码重复。

具体的代码实现如下所示

public interface Flyable {
         
        void fly()；
    } 
    public class FlyAbility implements Flyable {
         
        @Override  public void fly() {
         
            //... 
        } 
    } 
    // 省略 Tweetable/TweetAbility/EggLayable/EggLayAbility
    public class Ostrich implements Tweetable, EggLayable {
        // 鸵鸟 
        private TweetAbility tweetAbility = new TweetAbility(); // 组合 
        private EggLayAbility eggLayAbility = new EggLayAbility(); // 组合  
        //... 省略其他属性和方法...  
        @Override  public void tweet() {
            
            tweetAbility.tweet(); // 委托  
        }  
        @Override  public void layEgg() {
          
            eggLayAbility.layEgg(); // 委托
        } 
    }

## 3.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。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。

*  组合：装饰者模式（decorator pattern）、策略模式（strategy pattern）、组合模式（composite pattern）
 *  继承：而模板模式（template pattern）

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