为什么更推荐使用组合而非继承关系？

向右看齐 2023-09-26 17:20 17阅读 0赞

### 前言 ###

最近在看公司项目的代码，看到了大量的继承体系，而且还是继承了多层，维护、阅读都十分的困难。在查阅了一些资料以后，包括《Effective Java》一书中的第16条提到“组合优先于继承”。那继承到底会暴露什么问题呢？为什么更推荐优先使用组合呢？

### 继承带来的问题 ###

老实讲，项目中为什么大量使用继承，估计初版设计的人是想实现代码的复用，但是的确带来不少的问题。

继承是面向对象重要特性之一，语义上是表达 `is-a`的关系，但是它会破坏封装性。我们举个例子：

假设我们要设计一个关于鸟的类。我们将“鸟类”这样一个抽象的事物概念，定义为一个抽象类 `AbstractBird`，默认有`eat`吃东西的行为。所有更细分的鸟，比如麻雀、鸽子、鸵鸟等，都继承这个抽象类。

public class AbstractBird { 
     	//... 省略其他属性和方法... 
     	public void eat() { //... }
    }
    
    // 鸵鸟
    public class Ostrich extends AbstractBird { 
    
    }
    复制代码

但是，这时候搞不清楚情况的人根据需求给`AbstractBird`添加一个`fly()`的行为。但是对于鸵鸟这个子类来说，并不会飞，你如果不做任何处理，相当于让鸵鸟有了飞翔的功能，不符合设计。聪明的你想到了，那就重写以下吧，抛出一个异常，如下所示：

public class AbstractBird { 
     	//... 省略其他属性和方法... 
     	public void eat() { //... }
    
        public void fly() { //... }
    }
    
    // 鸵鸟
    public class Ostrich extends AbstractBird { 
     //... 省略其他属性和方法... 
     public void fly() { 
         throw new UnSupportedMethodException("I can't fly.'");  
     }  
    }
    复制代码

这种设计思路虽然可以解决问题，但不够优美。因为除了鸵鸟之外，不会飞的鸟还有很多，比如企鹅。对于这些不会飞的鸟来说，我们都需要重写 `fly()`方法，抛出异常。而且真正好的设计，对于鸵鸟和企鹅来说，就不应该暴露给他们`fly()`这种不该暴露的接口，增加外部调用的负担。

这里只提到了`fly()`,如果还有下蛋`egg()`、唱歌`sing()`这么多行为，总不能都冗杂在父类里吧。关键像我们的项目同事，基本上把所有的类都写到了父类中，真的特别难以维护。

**小结一下继承带来的问题：**

1.  子类继承了父类所有的行为，会让子类无意的暴露的不必要的接口，破坏封装性。
2.  如果继承层级比较多，那么代码的复杂度、可阅读型就可想而知的难了。
3.  另外一个点，就是非常不好做单元测试。

针对于这种问题，组合能怎么解决呢？

### 组合的好处 ###

组合，顾名思意，就是把另外一个对象做成当前这个对象的一部分，是组成我的一部分，它也能很好的实现代码的复用，语义上表达的是`has-a`的意思，我有xxx的能力，我有xxx的功能。

那我们看看针对上面的例子，用组合的方式该如何实现呢？

*  定义接口

public interface Eatable {
        void eat()；
    } 
    public interface Flyable { 
        void fly()； 
    } 
    
    public class EatAbility implements Eatable { 
        @Override 
        public void eat() {
            System.out.println("I can eat");
        } 
    }  // 省
    
    public class FlyAbility implements Flyable { 
        @Override 
        public void fly() {
            System.out.println("I can fly");
        } 
    }  // 省
    复制代码

1.  组合鸵鸟类

public class Ostrich implements Eatable {// 鸵鸟
     	private Eatable eatable = new EatAbility(); // 组合
     	//... 省略其他属性和方法... 
    	@Override 
        public void eat() { 
            eatable.eat(); // 委托
    	} 
    }
    复制代码

你看对于鸵鸟这个子类来说，只暴露了它有的能力，那就是`eat`，没有暴露`fly`的接口。

从理论上讲，通过组合、接口、委托三个技术手段，我们完全可以替换掉继承，在项目中不用或者少用继承关系，特别是一些复杂的继承关系。

### 继承真的无用武之地了？ ###

既然面向对象中有继承这玩意，说明它并非一无是处的。

如果类之间的继承结构稳定（不会轻易改变），继承层次比较浅（比如，最多有两层继承关系），继承关系不复杂，我们就可以大胆地使用继承。反之，系统越不稳定，继承层次很深，继承关系复杂，我们就尽量使用组合来替代继承。

除此之外，还有一些设计模式会固定使用继承或者组合。比如，装饰者模式（`decorator pattern`）、策略模式（`strategy pattern`）、组合模式（`composite pattern`）等都使用了组合关系，而模板模式（`template pattern`）使用了继承关系。

### 总结 ###

不知道大家项目中继承用的多吗？其实在JDK中就有许多违反这条原则的地方，比如栈`Stack`类并不是`Vector`，不应该有继承关系，但是实际上就是继承自`Vector`。不管如何，在项目中决定使用继承而不是组合前，一定要考虑清楚，子类是否真的是父类的子类型？以后父类会不会经常变动的可能？父类的某些API是否存在缺陷，如果有的话也会随着子类扩散出去。