面向对象思想的头脑风暴（二）—— 详解继承与组合的优缺点

组合与继承都是提高代码可重用性的手段。在设计对象模型时，可以按照语义来识别类之间的组合关系和继承关系。在有些情况下，采用组合关系或者继承关系能完成同样的任务，组合和继承存在着对应关系：组合中的整体类和继承中的子类对应，组合中的局部类和继承中的父类对应，如下图：

组合：继承：

一、基础知识

我们先用代码帮大家来理解一下组合和继承：

1、对于已经存在Parent类时需要扩展其方法时

结构图：

继承代码：

 

class Parent
    {
        public void Method1() 
        { 
        }
        public void Method2() { }
        public void Method3() { }
    }
 class Child1:Parent
    {
        public void MethodA() { }
    }
 class Child2:Parent
    {
        public void MethodA() { }
    }

 

组合代码：

 

class ComponentA
    {
        Parent p = new Parent();
        public void Method2()
        {
            p.Method2();
        }
        public void MethodA()
        {
        }
    }
 class ComponentB
    {
        Parent p = new Parent();
        public void Method2() {
            p.Method2();
        }
        public void MethodB()
        { 
        }
    }

 

2、如果发现两个类具有很多代码相同的类需要抽象时，如下图A，B两个类，这两个类中method1，和method3两个方法代码相同

继承：

实现代码：

 

class A:C
    {
        public void MethodB() { }
        public override void Method2()
        {
            
        }
    }
    class B:C
    {
        public override void Method2()
        {
            
        }
        public void MethodB() { }
    }
    class C
    {
        public void Method1() { }
        public virtual void Method2() { }
        public void Method3() { }
    }

 

 

组合：

实现代码：

 

class A
    {
        public void MethodA() { }
        C c = new C();
        public void Method1()
        {
            c.Method1();
        }
        public void Method2() { }

    }
    class B
    {
        public void MethodB() { }
        public void Method2() { }
    }
    class C
    {
        public void Method1() { }
        public void Method2() { }
        public void Method3() { }
    }

 

二、继承与组合的优缺点

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

1、为什么继承破坏封装性：

 

鸭子中不想要“飞”的方法，但因为继承无法封装这个无用的“飞”方法 。

2、为什么继承紧耦合：

 

当作为父类的BaseTable中感觉Insert这个名字不合适时，如果希望将其修改成Create方法，那使用了子类对象Insert方法将会编译出错，可能你会觉得这改起来还算容易，因为有重构工具一下子就好了并且编译错误改起来很容易。但如果BaseTable和子类在不同的程序集中，维护的人员不同，BaseTable程序集升级，那本来能用的代码忽然不能用了，这还是很难让人接受的

3、为什么继承扩展起来比较复杂

当图书和数码的算税方式和数码产品一样时，而消费类产品的算税方式是另一样时，如果采用继承方案可能会演变成如下方式：

这样如果产品继续增加，算税方式继续增加，那继承的层次会非常复杂，而且很难控制，而使用组合就能很好的解决这个问题，参见：面向对象思想的头脑风暴（一）

4、继承不能支持动态继承

这个其实很好理解，因为继承是编译期就决定下来的，无法在运行时改变，如3例中，如果用户需要根据当地的情况选择计税方式，使用继承就解决不了，而使用组合结合反射就能很好的解决。

5、为什么继承 子类不能改变父类接口

如2中的图

子类中觉得Insert方法不合适，希望使用Create方法，因为继承的原因无法改变

 

三、如何使用继承

 

1、精心设计专门用于被继承的类，继承树的抽象层应该比较稳定，一般不要多于三层。

2、对于不是专门用于被继承的类，禁止其被继承。

3、优先考虑用组合关系来提高代码的可重用性。

4、子类是一种特殊的类型，而不只是父类的一个角色

5、子类扩展，而不是覆盖或者使父类的功能失效

 

四、组合的缺点：

1、整体类不能自动获得和局部类同样的接口

如果父类的方法子类中几乎都要暴露出去，这时可能会觉得使用组合很不方便，使用继承似乎更简单方便。但从另一个角度讲，实际上也许子类中并不需要暴露这些方法，客户端组合应用就可以了。所以上边推荐不要继承那些不是为了继承而设计的类，一般为了继承而设计的类都是抽象类。

2、创建整体类的对象时，需要创建所有局部类的对象

这个可能没什么更好的办法，但在实际应用中并没有多出多少代码。

五、相关原则

1、里氏代换原则（LSP）（以下转自http://www.cnblogs.com/zhenyulu/articles/36061.html）

Liskov Substitution Principle（里氏代换原则）：子类型(subtype)必须能够替换它们的基类型。

 

白马、黑马
 

反过来的代换不成立
《墨子·小取》说："娣，美人也，爱娣，非爱美人也……"娣便是妹妹，哥哥喜爱妹妹，是因为两人是兄妹关系，而不是因为妹妹是个美人。因此，喜爱妹妹不等同于喜爱美人。用面向对象语言描述，美人是基类，妹妹是美人的子类。哥哥作为一个有"喜爱()"方法，接受妹妹作为参数。那么，这个"喜爱()"方法一般不能接受美人的实例。

 

 

下边那个长方形正方形的例子我就不转了，大家可以到上边那个博客地址中了解。

2、合成/聚合复用原则（CARP）（以下转自http://www.cnblogs.com/zhenyulu/articles/36068.html）
合成/聚合复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle或CARP）经常又叫做合成复用原则（Composite Reuse Principle或CRP），就是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。

简而言之，要尽量使用合成/聚合，尽量不要使用继承。

o Design to interfaces.
o Favor composition over inheritance.
o Find what varies and encapsulate it.
（摘自：Design Patterns Explained）

区分"Has-A"与"Is-A"

"Is-A"是严格的分类学意义上定义，意思是一个类是另一个类的"一种"。而"Has-A"则不同，它表示某一个角色具有某一项责任。

导致错误的使用继承而不是合成/聚合的一个常见的原因是错误的把"Has-A"当作"Is-A"。

例如：
 

实际上，雇员、经理、学生描述的是一种角色，比如一个人是"经理"必然是"雇员"，另外一个人可能是"学生雇员"，在上面的设计中，一个人无法同时拥有多个角色，是"雇员"就不能再是"学生"了，这显然是不合理的。

错误源于把"角色"的等级结构与"人"的等级结构混淆起来，误把"Has-A"当作"Is-A"。解决办法：

 

 

总结：

根据我们前面讲的内容我们可以发现继承的缺点远远多于优点，尽管继承在学习OOP的过程中得到了大量的强调，但并不意味着应该尽可能地到处使用它。相反，使用它时要特别慎重。只有在清楚知道继承在所有方法中最有效的前提下，才可考虑它。 继承最大的优点就是扩展简单，但大多数缺点都很致命，但是因为这个扩展简单的优点太明显了，很多人并不深入思考，所以造成了太多问题，希望这篇文章能引发你一些思考。

 

参考：

http://blog.csdn.net/Cpp_Java_Man/archive/2006/05/02/705279.aspx

http://blog.csdn.net/zjliu1984/archive/2009/06/26/4299657.aspx

http://www.cnblogs.com/zhenyulu/category/6930.html

http://www.cnblogs.com/bluedy1229/archive/2008/11/19/1286692.html