聚合/组合

news2024/11/25 4:40:47

谨慎使用继承的方式来进行扩展,优先使用聚合/组合的方式来实现。

Father类里有两个方法A和方法B,并且A调用了B。子类Son重写了方法B,这时候如果子类调用继承来的方法A,那么方法A调用的就不再是Father.B(),而是子类中的方法Son.B()。如果程序的正确性依赖于Father.B()中的一些操作,而Son.B()重写了这些操作,那么就很可能导致错误产生。

上代码:

父类:

public class FatherClass {

    public int methodA(int i){
        return methodB(i);
    }

    public int methodB(int j){
        return ++j;
    }
}

子类:

public class SonClass extends FatherClass {

    @Override
    public int methodB(int i) {
        i = i + 100;
        return i;
    }

    public int callFatherMethodA(int i){
        return super.methodA(i);
    }

    public static void main(String[] args) {
        FatherClass fatherClass = new FatherClass();
        System.out.println("fatherClass.methodA:" + fatherClass.methodA(100));

        SonClass sonClass = new SonClass();
        System.out.println("sonClass.methodA:" + sonClass.methodA(100));
        System.out.println("sonClass.callFatherMethodA:" + sonClass.callFatherMethodA(100));
    }

输出结果,各位看官可以先预测一下:

fatherClass.methodA:101
sonClass.methodA:200
sonClass.callFatherMethodA:200

继承

继承(Inheritance)是一种联结类与类的层次模型。指的是一个类(称为子类、子接口)继承另外的一个类(称为父类、父接口)的功能,并可以增加它自己的新功能的能力,继承是类与类或者接口与接口之间最常见的关系。

在这里插入图片描述

继承是一种is-a关系。如苹果是水果,狗是动物,哈士奇是狗。

继承、聚合与组合的定义

继承:指的是一个类(称为子类、子接口)继承另外的一个类(称为父类、父接口)的功能,并可以增加它自己的新功能的能力,继承是类与类或者接口与接口之间最常见的关系;在Java中此类关系通过关键字extends明确标识,在设计时一般没有争议性;

关联:是两个类、或者类与接口之间语义级别的一种强依赖关系,比如我和我的朋友;这种关系比依赖更强、不存在依赖关系的偶然性、关系也不是临时性的,一般是长期性的,而且双方的关系一般是平等的、关联可以是单向、双向的;表现在代码层面,类B以类属性的形式出现在关联类A中,也可能是关联类A引用了一个类型为被关联类B的全局变量;

聚合:关联关系的一种特例,他体现的是整体与部分、拥有的关系,即has-a的关系,此时整体与部分之间是可分离的,他们可以具有各自的生命周期,部分可以属于多个整体对象,也可以为多个整体对象共享;比如计算机与CPU、公司与员工的关系等;表现在代码层面,和关联关系是一致的,只能从语义级别来区分;

组合:组合也是关联关系的一种特例,他体现的是一种contains-a的关系,这种关系比聚合更强,也称为强聚合;他同样体现整体与部分间的关系,但此时整体与部分是不可分的,整体的生命周期结束也就意味着部分的生命周期结束;比如你和你的大脑;表现在代码层面,和关联关系是一致的,只能从语义级别来区分;

组合

组合(Composition)体现的是整体与部分、拥有的关系。

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在这里插入图片描述

组合是一种has-a的关系。如汽车有一个发动机,学校有一个老师等。

组合的实现

只需要将对象的引用置于新类中即可。

class A{
    ...
}
class B{
    private A;
    ...
}

在Java中,类中域为基本类型时会被自动初始化为对应的“零”,对象引用会被初始化为null。编译器并不是简单地为每一个引用都创建默认对象。若是想初始化对象引用,可以在代码中的下列位置进行:

在定义对象的地方。这也意味着它们会在构造器被调用之前被初始化。
在类的构造器中。
在临近使用这些对象之前,再初始化,这种方式也叫做惰性初始化。
使用实例初始化。

使用《Java编程思想》上面的例子说明:

class Soap{
    private String s;
    public Soap() {
        System.out.println("Soap()无参构造器");
        s = "Constructed";      //在类构造器中初始化
    }
    
    @Override
    public String toString() { return s;}
}

public class Bath {
    private String s1 = "Happy";//在定义对象的地方初始化
    private Soap castille = new Soap();
    private String s2;
    private int i;
    
    public Bath() { System.out.println("Bath() 无参构造器");}
    //实例初始化
    {
        i = 31;
        System.out.println("初始化i为31");
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        if(s2 == null) {        //惰性初始化
            s2 ="Java";
        }
        return s1 + "\t"+ s2 + "\t" + i + "\t" + castille;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(new Bath());
    }
}
/*
output:
Soap()无参构造器
初始化i为31
Bath() 无参构造器
Happy   Java    31  Constructed
*/

组合与继承的区别

首先,从类的关系确定时间点上,组合和继承是有区别的:

继承,在写代码的时候就要指名具体继承哪个类,所以,在编译期就确定了关系。并且从基类继承来的实现是无法在运行期动态改变的,因此降低了应用的灵活性。

组合,在写代码的时候可以采用面向接口编程。所以,类的组合关系一般在运行期确定。

另外,代码复用方式上也有一定区别:

继承结构中,父类的内部细节对于子类是可见的。所以我们通常也可以说通过继承的代码复用是一种白盒式代码复用。

如果基类的实现发生改变,那么派生类的实现也将随之改变。这样就导致了子类行为的不可预知性。

组合是通过对现有的对象进行拼装(组合)产生新的、更复杂的功能。因为在对象之间,各自的内部细节是不可见的,所以我们也说这种方式的代码复用是黑盒式代码复用。

因为组合中一般都定义一个类型,所以在编译期根本不知道具体会调用哪个实现类的方法。

最后,Java中不支持多继承,而组合是没有限制的。就像一个人只能有一个父亲,但是他可以有很很多辆车。

优缺点对比

组 合 关 系继 承 关 系
优点:不破坏封装,整体类与局部类之间松耦合,彼此相对独立缺点:破坏封装,子类与父类之间紧密耦合,子类依赖于父类的实现,子类缺乏独立性
优点:具有较好的可扩展性缺点:支持扩展,但是往往以增加系统结构的复杂度为代价
优点:支持动态组合。在运行时,整体对象可以选择不同类型的局部对象缺点:不支持动态继承。在运行时,子类无法选择不同的父类
优点:整体类可以对局部类进行包装,封装局部类的接口,提供新的接口缺点:子类不能改变父类的接口
缺点:整体类不能自动获得和局部类同样的接口优点:子类能自动继承父类的接口
缺点:创建整体类的对象时,需要创建所有局部类的对象优点:创建子类的对象时,无须创建父类的对象

为什么组合优于继承

相信很多人都知道面向对象中有一个比较重要的原则『多用组合、少用继承』或者说『组合优于继承』。从前面的介绍已经优缺点对比中也可以看出,组合确实比继承更加灵活,也更有助于代码维护。

所以,建议在同样可行的情况下,优先使用组合而不是继承。因为组合更安全,更简单,更灵活,更高效。

注意,并不是说继承就一点用都没有了,前面说的是【在同样可行的情况下】。有一些场景还是需要使用继承的,或者是更适合使用继承。

另外,除了《阿里巴巴Java开发手册》,在很多其他资料中也有关于组合和继承的介绍和使用约束:

继承要慎用,其使用场合仅限于你确信使用该技术有效的情况。一个判断方法是,问一问自己是否需要从新类向基类进行向上转型。如果是必须的,则继承是必要的。反之则应该好好考虑是否需要继承。《Java编程思想》

只有当子类真正是超类的子类型时,才适合用继承。换句话说,对于两个类A和B,只有当两者之间确实存在is-a关系的时候,类B才应该继续类A。《Effective Java》

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