为什么建议多用组合少用继承

news2024/11/26 4:42:59

在面向对象编程中，组合（Composition）和继承（Inheritance）是两种实现代码复用的基本方法。以下是为什么通常建议多用组合而少用继承的一些原因：

灵活性与可扩展性

松耦合：组合通过将一个类的功能委托给另一个类来实现，而不是通过继承。这样，类之间的耦合度较低，修改一个类不会影响另一个类，使系统更灵活。
动态行为改变：组合允许在运行时改变行为，可以通过替换被组合的对象来改变功能，而继承则在编译时决定行为，缺乏灵活性。

代码复用与维护

避免复杂的继承层次：继承层次结构容易变得复杂和难以维护，特别是在多层继承时。而组合则能通过简单的对象组合来实现复杂功能，避免了复杂的继承层次。
增加代码复用：通过组合，可以重用已有的类而不需要创建新的子类，从而减少代码重复，提高代码复用性。

设计原则与模式

遵循“组合优于继承”原则：这是设计模式中的一个重要原则，强调优先使用组合而不是继承来实现代码复用和功能扩展。
符合开闭原则（OCP）：使用组合更容易实现对扩展开放、对修改关闭的原则。新增功能可以通过组合新的类来实现，而不需要修改现有类。

避免继承问题

菱形继承问题：多重继承会导致菱形继承问题，即同一基类被多次继承，导致歧义和复杂性。组合则不存在这个问题，因为它是通过对象的关联来实现的。
基类变更影响：在继承关系中，如果基类发生变化，会影响所有子类。组合则相对独立，修改一个类不会直接影响组合它的类。

实际应用中的案例

策略模式：通过组合不同的策略对象，动态地改变算法或行为。
装饰者模式：通过组合多个装饰者对象，动态地为对象增加功能。

代码案例

背景

设计一个绘图应用程序，需要有不同形状的类，比如圆形（Circle）、矩形（Rectangle）等，并且这些形状可以有不同的颜色和边框样式。

使用继承实现

abstract class Shape {
    public abstract void draw();
}

class Circle extends Shape {
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a circle");
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a rectangle");
    }
}

class RedCircle extends Circle {
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a red circle");
    }
}

class BlueCircle extends Circle {
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a blue circle");
    }
}

class RedRectangle extends Rectangle {
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a red rectangle");
    }
}

class BlueRectangle extends Rectangle {
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a blue rectangle");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape redCircle = new RedCircle();
        redCircle.draw();
        
        Shape blueRectangle = new BlueRectangle();
        blueRectangle.draw();
    }
}

这种设计的问题在于每增加一种新的形状或颜色都需要创建新的子类，类的数量会迅速增长，维护和扩展变得困难。

使用组合实现

通过组合，我们可以更灵活地设计这个系统。我们可以将颜色和形状的概念分离

// 颜色接口
interface Color {
    void applyColor();
}

class RedColor implements Color {
    public void applyColor() {
        System.out.println("Applying red color");
    }
}

class BlueColor implements Color {
    public void applyColor() {
        System.out.println("Applying blue color");
    }
}

// 形状抽象类
abstract class Shape {
    protected Color color;

    public Shape(Color color) {
        this.color = color;
    }

    abstract void draw();
}

class Circle extends Shape {
    public Circle(Color color) {
        super(color);
    }

    public void draw() {
        System.out.print("Drawing a circle with ");
        color.applyColor();
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    public Rectangle(Color color) {
        super(color);
    }

    public void draw() {
        System.out.print("Drawing a rectangle with ");
        color.applyColor();
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape redCircle = new Circle(new RedColor());
        redCircle.draw();
        
        Shape blueRectangle = new Rectangle(new BlueColor());
        blueRectangle.draw();
    }
}