为什么更喜欢组合而不是继承?每种方法都有哪些权衡?什么时候应该选择继承而不是组合?


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这里没有找到满意的答案,所以我写了一个新的。

为了理解为什么“更喜欢组合而不是继承”,我们需要首先找回这个缩短的习惯用法中省略的假设。

继承有两个好处:子类型化和子类化

子类型化意味着符合类型(接口)签名,即一组API,并且可以覆盖部分签名以实现子类型化多态性。子类化意味着方法实现的隐式重用。

这两个好处带来了两个不同的继承目的:面向子类型和面向代码重用。

如果代码重用是唯一的目的,那么子类化可能会给一个比他所需要的更多的东西,即父类的一些公共方法对于子类来说没有多大意义。在这种情况下,不赞成组合而不是继承,而是要求组合。这也是“is-a”与“has-a”概念的由来。

因此,只有当有了子类型,即以后以多态的方式使用新类时,我们才会面临选择继承或组合的问题。这是在所讨论的缩短成语中被省略的假设。

To子类型要符合类型签名,这意味着组合必须始终公开不少于该类型的API数量。现在开始进行权衡:

继承提供了直接的代码重用(如果不被重写),而组合必须对每个API重新编码,即使这只是一个简单的委托工作。继承通过内部多态站点this提供了直接的开放递归,即在另一个成员函数中调用重写方法(甚至类型),无论是公共的还是私有的(尽管不鼓励)。开放递归可以通过组合来模拟,但它需要额外的努力,并且可能并不总是可行的(?)。对重复问题的回答也有类似之处。继承公开受保护的成员。这打破了父类的封装,如果被子类使用,则会引入子类和父类之间的另一个依赖关系。组合具有控制反转的特性,其依赖性可以动态注入,如装饰器模式和代理模式所示。组合具有面向组合器编程的优点,即以类似于组合模式的方式工作。编程到接口后立即进行组合。组合具有易于多重继承的优点。

考虑到上述权衡,我们因此更喜欢组合而不是继承。然而,对于紧密相关的类,即当隐式代码重用真正带来好处,或者需要开放递归的魔力时,继承应该是选择。

其他回答

继承带来了所有不可否认的好处,下面是它的一些缺点。

继承的缺点:

您不能在运行时更改从超级类继承的实现(显然是因为继承是在编译时定义的)。继承将子类暴露给其父类实现的细节,这就是为什么人们常说继承破坏了封装(从某种意义上讲,您真正需要关注的是接口而不是实现,所以通过子类重用并不总是首选的)。继承提供的紧密耦合使得子类的实现与超级类的实现紧密结合,父类实现中的任何更改都将迫使子类进行更改。子类的过度重用会使继承堆栈变得很深,也很混乱。

另一方面,通过对象获取对其他对象的引用,在运行时定义对象组合。在这种情况下,这些对象将永远无法访问彼此的受保护数据(没有封装中断),并将被迫尊重彼此的接口。在这种情况下,实现依赖性也会比继承的情况下少得多。

当你在两个类之间有一个is-a关系(例如狗是狗),你就去继承。

另一方面,当你在两个班级(学生有课程)或(老师学习课程)之间有一种或某种形容词关系时,你选择了作文。

继承是非常强大的,但你不能强迫它(参见:圆-椭圆问题)。如果你真的不能完全确定一个真正的“is-a”子类型关系,那么最好是组合。

这两种方式可以很好地生活在一起,并相互支持。

组合只是将其模块化:您创建类似于父类的接口,创建新对象并将调用委托给它。如果这些对象不需要彼此了解,那么组合是非常安全且易于使用的。这里有很多可能性。

然而,如果父类出于某种原因需要访问“子类”为没有经验的程序员提供的函数,那么它可能看起来是一个使用继承的好地方。父类可以只调用它自己的抽象“foo()”,该抽象被子类覆盖,然后它可以将值赋给抽象基。

这看起来是一个不错的想法,但在许多情况下,只给类一个实现foo()的对象(或者甚至手动设置foo)提供的值)要好于从需要指定foo函数的基类继承新类。

Why?

因为继承是传递信息的一种糟糕方式。

组合在这里有一个真正的优势:关系可以颠倒:“父类”或“抽象工作者”可以聚合实现特定接口的任何特定“子”对象+任何子对象都可以设置在接受其类型的任何其他类型的父类中。而且可以有任意数量的对象,例如MergeSort或QuickSort可以对实现抽象比较接口的任何对象列表进行排序。或者换一种说法:实现“foo()”的任何一组对象和可以使用具有“foo)”的对象的其他一组对象都可以一起玩。

我可以想到使用继承的三个真正原因:

您有许多具有相同接口的类,您希望节省编写它们的时间必须为每个对象使用相同的基类您需要修改私有变量,在任何情况下都不能是公共的

如果这些都是真的,那么可能需要使用继承。

使用原因1没有什么不好的,在对象上有一个坚实的界面是非常好的。这可以使用组合或继承来完成,没有问题——如果这个接口简单且不改变。通常,继承在这里非常有效。

如果原因是第二,那就有点棘手了。你真的只需要使用相同的基类吗?一般来说,仅仅使用相同的基类是不够的,但这可能是框架的一个要求,这是一个无法避免的设计考虑。

然而,如果您想使用私有变量,即案例3,那么您可能会遇到麻烦。如果您认为全局变量不安全,那么应该考虑使用继承来访问私有变量也不安全。请注意,全局变量并不是那么糟糕——数据库本质上是一组全局变量。但如果你能处理,那就很好了。

理解这一点的一个简单方法是,当您需要类的对象与其父类具有相同的接口时,应该使用继承,这样它就可以被视为父类的对象(上广播)。此外,派生类对象上的函数调用在代码中的任何地方都保持不变,但要调用的特定方法将在运行时确定(即,低级实现不同,高级接口保持不变)。

当您不需要新类具有相同的接口时,即您希望隐藏该类的用户不需要知道的类实现的某些方面时,应使用组合。因此,组合更多的是支持封装(即隐藏实现),而继承意味着支持抽象(即提供某种东西的简化表示,在这种情况下,相同的接口用于具有不同内部结构的一系列类型)。