继承和组合的比较

.Net技术 码拜 8年前 (2013-05-19) 925次浏览 0个评论

1、 对接口编程
“对接口编程”是面向对象设计(OOD)的第一个基本原则。它的含义是:使用接口和同类型的组件通讯,
即,对于所有完成相同功能的组件,应该抽象出一个接口,它们都实现该接口。具体到JAVA中,可以是接口
(interface),或者是抽象类(abstract class),所有完成相同功能的组件都实现该接口,或者从该抽
象类继承。我们的客户代码只应该和该接口通讯,这样,当我们需要用其它组件完成任务时,只需要替换该
接口的实现,而我们代码的其它部分不需要改变!

 

当现有的组件不能满足要求时,我们可以创建新的组件,实现该接口,或者,直接对现有的组件进行扩展,
由子类去完成扩展的功能。

2、 优先使用对象组合,而不是类继承
“优先使用对象组合,而不是类继承”是面向对象设计的第二个原则。并不是说继承不重要,而是因为每个学
习OOP的人都知道OO的基本特性之一就是继承,以至于继承已经被滥用了,而对象组合技术往往被忽视了。
下面分析继承和组合的优缺点:

类继承允许你根据其他类的实现来定义一个类的实现。这种通过生成子类的复用通常被称为白箱复用
(white-box reuse)。术语”白箱”是相对可视性而言:在继承方式中,父类的内部细节对子类可见。

对象组合是类继承之外的另一种复用选择。新的更复杂的功能可以通过组合对象来获得。对象组合要求对象
具有良好定义的接口。这种复用风格被称为黑箱复用(black-box reuse),因为被组合的对象的内部细节是
不可见的。对象只以”黑箱”的形式出现。

继承和组合各有优缺点。类继承是在编译时刻静态定义的,且可直接使用,类继承可以较方便地改变父类的
实现。但是类继承也有一些不足之处。首先,因为继承在编译时刻就定义了,所以无法在运行时刻改变从父
类继承的实现。更糟的是,父类通常至少定义了子类的部分行为,父类的任何改变都可能影响子类的行为。
如果继承下来的实现不适合解决新的问题,则父类必须重写或被其他更适合的类替换。这种依赖关系限制了
灵活性并最终限制了复用性。

对象组合是通过获得对其他对象的引用而在运行时刻动态定义的。由于组合要求对象具有良好定义的接口,
而且,对象只能通过接口访问,所以我们并不破坏封装性;只要类型一致,运行时刻还可以用一个对象来替
代另一个对象;更进一步,因为对象的实现是基于接口写的,所以实现上存在较少的依赖关系。

优先使用对象组合有助于你保持每个类被封装,并且只集中完成单个任务。这样类和类继承层次会保持较小
规模,并且不太可能增长为不可控制的庞然大物(这正是滥用继承的后果)。另一方面,基于对象组合的设
计会有更多的对象(但只有较少的类),且系统的行为将依赖于对象间的关系而不是被定义在某个类中。

注意:理想情况下,我们不用为获得复用而去创建新的组件,只需要使用对象组合技术,通过组装已有的组
件就能获得需要的功能。但是事实很少如此,因为可用的组件集合并不丰富。使用继承的复用使得创建新的
组件要比组装已有的组件来得容易。这样,继承和对象组合常一起使用。然而,正如前面所说,千万不要滥
用继承而忽视了对象组合技术。

相关的设计模式有:Bridge、Composite、Decorator、Observer、Strategy等。

下面的例子演示了这个规则,它的前提是:我们对同一个数据结构,需要以任意的格式输出。

第一个例子,我们使用基于继承的框架,可以看到,它很难维护和扩展。
abstract class AbstractExampleDocument
{
// skip some code …
public void output(Example structure)
{
if( null != structure )
{
this.format( structure );
}
}
protected void format(Example structure);
}

 

第二个例子,我们使用基于对象组合技术的框架,每个对象的任务都清楚的分离开来,我们可以替换、扩展
格式类,而不用考虑其它的任何事情。
class DefaultExampleDocument
{
// skip some code …
public void output(Example structure)
{
ExampleFormatter formatter =
(ExampleFormatter) manager.lookup(Roles.FORMATTER);
if( null != structure )
{
formatter.format(structure);
}
}
}
这里,用到了类似于”抽象工厂”的组件创建模式,它将组件的创建过程交给manager来完成;
ExampleFormatter是所有格式的抽象父类;

3、 将可变的部分和不可变的部分分离
“将可变的部分和不可变的部分分离”是面向对象设计的第三个原则。如果使用继承的复用技术,我们可以在
抽象基类中定义好不可变的部分,而由其子类去具体实现可变的部分,不可变的部分不需要重复定义,而且
便于维护。如果使用对象组合的复用技术,我们可以定义好不可变的部分,而可变的部分可以由不同的组件
实现,根据需要,在运行时动态配置。这样,我们就有更多的时间关注可变的部分。

对于对象组合技术而言,每个组件只完成相对较小的功能,相互之间耦合比较松散,复用率较高,通过组
合,就能获得新的功能。

4、 减少方法的长度
通常,我们的方法应该只有尽量少的几行,太长的方法会难以理解,而且,如果方法太长,则应该重新设
计。对此,可以总结为以下原则:

三十秒原则:
如果另一个程序员无法在三十秒之内了解你的函数做了什么(What),如何做(How)以及为什么要这样做
(Why),那就说明你的代码是难以维护的,必须得到提高;
一屏原则:
如果一个函数的代码长度超过一个屏幕,那么或许这个函数太长了,应该拆分成更小的子函数;
一行代码尽量简短,并且保证一行代码只做一件事

那种看似技巧性的冗长代码只会增加代码维护的难度。

5、 消除case / if语句
要尽量避免在代码中出现判断语句,来测试一个对象是否某个特定类的实例。通常,如果你需要这么做,那
么,重新设计可能会有所帮助。我在工作中遇到这样的一个问题:我们在使用JAVA做XML解析时,对每个标
签映射了一个JAVA类,采用SAX(简单的XML接口API:Simple API for XML)模型。结果,代码中反复出现
了大量的判断语句,来测试当前的标签类型。为此,我们重新设计了DTD(文档类型定义:Document Type
Definition),为每个标签增加了一个固定的属性:classname,而且重新设计了每个标签映射的JAVA类的
接口,统一了每个对象的操作: addElement(Element aElement); //增加子元素
addAttribute(String attName, String attvalue); //增加属性;

则彻底消除了所有的测试当前的标签类型的判断语句。每个对象通过 Class.forName
(aElement.attributes.getAttribute(“classname”)).newInstence(); 动态创建,

6、 减少参数个数
有大量参数需要传递的方法,通常很难阅读。我们可以将所有参数封装到一个对象中来完成对象的传递,这
也有利于错误跟踪。

许多程序员因为,太多层的对象包装对系统效率有影响。是的,但是,和它带来的好处相比,我们宁愿做包
装。毕竟,”封装”也是OO的基本特性之一,而且,”每个对象完成尽量少(而且简单)的功能”,也是OO的一
个基本原则。

7、 类层次的最高层应该是抽象类
在许多情况下,提供一个抽象基类有利做特性化扩展。由于在抽象基类中,大部分的功能和行为已经定义
好,使我们更容易理解接口设计者的意图是什么。

由于JAVA不允许”多继承”,从一个抽象基类继承,就无法再从其它基类继承了。所以,提供一个抽象接口
(interface)是个好主意,一个类可以实现多个接口,从而模拟实现了”多继承”,为类的设计提供了更大的
灵活性。

8、 尽量减少对变量的直接访问
对数据的封装原则应该规范化,不要把一个类的属性暴露给其它类,而是应该通过访问方法去保护他们,这
有利于避免产生波纹效应。如果某个属性的名字改变,你只需要修改它的访问方法,而不是修改所有相关的
代码。

9、 子类应该特性化,完成特殊功能
如果一个子类只是使一个组件变成组件管理器,而不是实现接口功能,或者,重载某个功能,那么,就应该
使用一个外部的容器类,而不是创建一个子类。

建议:类层次结构图,不要太深;

例如:下面的接口定义了组件的功能:发送消息;类Transceiver实现了该接口;而其子类Pool只是管理多
个Transceiver对象,而没有提供自己的接口实现。建议使用组合方式,而不是继承!
public interface ITransceiver{
public abstract send(String msg);
}

public class Transceiver implements ITransceiver {
public send(String msg){
System.out.println(msg);
}
}

//使用继承方式的实现
public class Pool extends Transceiver{
private List pool = new Vector();
public void add(Transceiver aTransceiver){
pool.add(aTransceiver);
}
public Transceiver get(int index){
pool.get(index);
}
}

//使用组合方式的实现
public class Pool {
private List pool = new Vector();
public void add(Transceiver aTransceiver){
pool.add(aTransceiver);
}
public Transceiver get(int index){
pool.get(index);
}
}

 

10、 拆分过大的类
如果一个类有太多的方法(超过50个),那么它可能要做的工作太多,我们应该试着将它的功能拆分到不同
的类中,类似于规则四。

11、 作用截然不同的对象应该拆分
在构建的过程中,你有时会遇到这样的问题:对同样的数据,有不同的视图。某些属性描述的是数据结构怎
样生成,而某些属性描述的是数据结构本身。最好将这两个视图拆分到不同的类中,从类名上就可以区分出
不同视图的作用。

类的域、方法也应该有同样的考虑!

12、 尽量减少对参数的隐含传递
两个方法处理类内部同一个数据(域),并不意味着它们就是对该数据(域)做处理。许多时候,该数据
(域)应该作为方法的参输入数,而不是直接存取,在工具类的设计中尤其应该注意。例如:
public class Test{
private List pool = new Vector();
public void testAdd(String str){
pool.add(str);
}
public Object testGet(int index){
pool.get(index);
}
}

 

两个方法都对List对象pool做了操作,但是,实际上,我们可能只是想对List接口的不同实现Vector、
ArrayList等做存取测试。所以,代码应该这样写:
public class Test{
private List pool = new Vector();
public void testAdd(List pool, String str){
pool.add(str);
}
public Object testGet(List pool, int index){
pool.get(index);
}
}


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