设计模式之美学习(八):为何说要多用组合少用继承?如何决定该用组合还是继承?
在面向对象编程中,有一条非常经典的设计原则,那就是:组合优于继承,多用组合少用继承。为什么不推荐使用继承?组合相比继承有哪些优势?如何判断该用组合还是继承?
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。所以,对于是否应该在项目中使用继承,网上有很多争议。很多人觉得继承是一种反模式,应该尽量少用,甚至不用。为什么会有这样的争议?
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。当然,你可能会说,在鸵鸟这个子类中重写(override
)fly()
方法,让它抛出 UnSupportedMethodException
异常不就可以了吗?具体的代码实现如下所示:
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.'"); } }
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,都需要重写 fly()
方法,抛出异常。这样的设计,一方面,徒增了编码的工作量;另一方面,也违背了最小知识原则(Least Knowledge Principle
,也叫最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。
那再通过 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,不就可以了吗?具体的继承关系如下图所示:
从图中可以看出,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。再继续加点难度。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,又该如何设计类之间的继承关系呢?
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
)。
如果还需要考虑“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……一直追溯到最顶层父类的代码。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,继承最大的问题就在于: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。这也是为什么不推荐使用继承。那刚刚例子中继承存在的问题,又该如何来解决呢?
组合相比继承有哪些优势?
实际上,可以利用组合(