组合由于继承

目录

前言：

1.什么是继承？

2.继承的劣势、问题？ 

 3.组合相比继承有哪些优势？

4、如何判断该用组合还是继承？

参考资料 

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前言：

      我们在平时日常开发设计的过程中，经常会有人提到一条经典的设计模式，”组合由于继承”，其实我们做更深层次的思考，我们想搞清楚这个问题，我们首先的明白，什么是组合？、什么是继承？组合的优势是什么？继承的劣势是什么？如何判断该使用组合还是继承？  

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1.什么是继承？

      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。 

2.继承的劣势、问题？ 

       虽然继承是面向对象的四大特性之一，并且可以解决代码复用的问题，但是继承层次过深、太复杂，便会影响代码的可维护性，接下来我们用一个例子来解释说明。

       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，我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，我们都需要重写 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，也违背了我们之后要讲的最小知识原则（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。

        你可能又会说，那我们再通过 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。我们再继续加点难度。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，我们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。

 3.组合相比继承有哪些优势？

     从上面的分析可以看出继承的问题，那么我们用什么手段来解决当继承层次过深、继承关系过于复杂的时候，代码的可读性和可维护性变差的问题勒？

     实际上，我们可以利用组合（composition）、接口、委托（delegation）三个技术手段，一块儿来解决刚刚继承存在的问题。

     我们前面讲到接口的时候说过，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。

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...@Overridepublic void tweet() { //... }@Overridepublic void layEgg() { //... }
}
public class Sparrow impelents Flyable, Tweetable, EggLayable {//麻雀//... 省略其他属性和方法...@Overridepublic void fly() { //... }@Overridepublic void tweet() { //... }@Overridepublic void layEgg() { //... }
}

     不过，我们知道，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。那这个问题又该如何解决呢？

     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 {@Overridepublic void fly() { //... }
}
//省略Tweetable/TweetAbility/EggLayable/EggLayAbilitypublic 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...@Overridepublic void tweet() {tweetAbility.tweet(); // 委托}@Overridepublic void layEgg() {eggLayAbility.layEgg(); // 委托}
}

       我们知道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 has-a 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。

4、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。

       尽管有些人说，要杜绝继承，100% 用组合代替继承，但是我的观点没那么极端！之所以“多用组合少用继承”这个口号喊得这么响，只是因为，长期以来，我们过度使用继承。还是那句话，组合并不完美，继承也不是一无是处。只要我们控制好它们的副作用、发挥它们各自的优势，在不同的场合下，恰当地选择使用继承还是组合，这才是我们所追求的境界

参考资料 

 详细内容可直接查看王争大佬极客时间专栏《设计模式之美》

10 | 理论七：为何说要多用组合少用继承？如何决定该用组合还是继承？-极客时间