“要尽量使用合成/聚合,尽量不要使用继承。”
陈述:
在一个新的对象里面使用一些已有的对象,使之成为新对象的一部分,新对象通过向这些对象的委派达到复用已有功能的目的。
引入:
如我们所知,在面向对象设计里,不同环境中复用已有设计和实现的基本方法:
- 继承。
- 合成/聚合。
1、继承复用
继承复用通过扩展一个已有对象的实现来得到新的功能,基类明显地捕获共同的属性和方法,而子类通过增加新的属性和方法来扩展超类的实现。继承是类型的复用。
继承复用的优点:
- 继承复用破坏封装,因为继承将超类的实现细节暴露给子类。“白箱”复用;
- 如果超类的实现发生改变,那么子类的实现也不得不发生改变。
- 从超类继承而来的实现是静态的,不可能再运行时间内发生改变,因此没有足够的灵活性。
2、合成/聚合复用
由于合成/聚合可以将已有的对象纳入到新对象中,使之成为新对象的一部分,因此新的对象可以调用已有对象的功能,
其优点在于:
- 新对象存取成分对象的唯一方法是通过成分对象的接口;
- 成分对象的内部细节对新对象不可见。 “黑箱”复用;
- 该复用支持封装。
- 该复用所需的依赖较少。
- 每一个新的类可将焦点集中在一个任务上。
- 该复用可在运行时间内动态进行,新对象可动态引用于成分对象类型相同的对象。
- 通过这种复用建造的系统会有较多的对象需要管理。
- 为了能将多个不同的对象作为组合块(composition block)来使用,必须仔细地对接口进行定义。
要正确的选择合成/复用和继承,必须透彻地理解里氏替换原则和Coad法则。
Coad法则由Peter Coad提出,总结了一些什么时候使用继承作为复用工具的条件。 Coad法则:
只有当以下Coad条件全部被满足时,才应当使用继承关系:
- 子类是超类的一个特殊种类,而不是超类的一个角色。区分“Has-A”和“Is-A”。只有“Is-A”关系才符合继承关系,“Has-A”关系应当用聚合来描述。
- 永远不会出现需要将子类换成另外一个类的子类的情况。如果不能肯定将来是否会变成另外一个子类的话,就不要使用继承。
- 子类具有扩展超类的责任,而不是具有置换掉(override)或注销掉(Nullify)超类的责任。如果一个子类需要大量的置换掉超类的行为,那么这个类就不应该是这个超类的子类。
- 只有在分类学角度上有意义时,才可以使用继承。不要从工具类继承。
错误地使用继承而不是合成/聚合的一个常见原因是错误的把“Has-A”当成了“Is-A”。
“Is-A”代表一个类是另外一个类的一种;
“Has-A”代表一个类是另外一个类的一个角色,而不是另外一个类的特殊种类。
“Is-A”代表一个类是另外一个类的一种;
“Has-A”代表一个类是另外一个类的一个角色,而不是另外一个类的特殊种类。
例如:如果我们把“人”当成一个类,然后把“雇员”,“经理”,“学生”当成是“人”的子类。
错误在于把“角色”的等级结构和“人”的等级结构混淆了。“经理”,“雇员”,“学生”是一个人的角色,一个人可以同时拥有上述角色。如果按继承来设计,那么如果一个人是雇员,就不可能是经理,也不可能是学生,显然不合理。
正确的设计是有个抽象类“角色”,“人”可以拥有多个“角色”(聚合),“雇员”,“经理”,“学生”是“角色”的子类。
错误在于把“角色”的等级结构和“人”的等级结构混淆了。“经理”,“雇员”,“学生”是一个人的角色,一个人可以同时拥有上述角色。如果按继承来设计,那么如果一个人是雇员,就不可能是经理,也不可能是学生,显然不合理。
正确的设计是有个抽象类“角色”,“人”可以拥有多个“角色”(聚合),“雇员”,“经理”,“学生”是“角色”的子类。
注意:
里氏替换原则是继承复用的基础。
只有两个类满足里氏替换原则的时候,才可能是“Is-A”关系。
如果两个类是“Has-A”关系而非“Is-A”关系,但是设计成了继承,那么肯定违反里氏替换原则。
总结:
- 组合与继承都是重要的复用方法
- 在OO开发的早期,继承被过度地使用
- 随着时间的发展,人们发现优先使用组合可以获得复用性与简单性更佳的设计
- 可以通过继承,扩充(enlarge)可用的组合类集(the set of composable classes)
- 组合与继承可以一起工作
- 基本法则是:优先使用对象组合,而非(类)继承
参考资源:
《设计模式:可复用面向对象软件的基础》,ERICH GAMMA RICHARD HELM RALPH JOHNSON JOHN VLISSIDES著作,李英军 马晓星 蔡敏 刘建中译,机械工业出版社,2005.6
《敏捷软件开发:原则、模式与实践》,Robert C. Martin著,邓辉译,清华大学出版社,2003.9
《设计模式解析》,Alan Shalloway等著(徐言声译),人民邮电出版社,2006.10