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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公正的观点是,继承只应在以下情况下使用:
两个类都在同一逻辑域中子类是超类的适当子类型超类的实现对于子类是必要的或适当的子类所做的增强主要是附加的。
有时,所有这些东西都会汇聚在一起:
更高级别的域建模框架和框架扩展差分编程
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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。
就我个人而言,我学会了总是喜欢组合而不是继承。没有可以用继承解决的编程问题,而不能用组合解决;尽管在某些情况下,您可能必须使用接口(Java)或协议(Obj-C)。因为C++不知道任何这类东西,所以您必须使用抽象基类,这意味着您无法完全摆脱C++中的继承。
组合通常更符合逻辑,它提供了更好的抽象、更好的封装、更好的代码重用(尤其是在非常大的项目中),并且不太可能因为您在代码中的任何地方进行了孤立的更改而在远处破坏任何东西。这也使得维护“单一责任原则”变得更容易,该原则通常被概括为“一个类的改变不应该有一个以上的原因”,这意味着每个类都是为了一个特定的目的而存在的,它只应该有与其目的直接相关的方法。此外,拥有一个非常浅的继承树,即使您的项目开始变得非常大,也可以更容易地保持概述。许多人认为遗产很好地代表了我们的现实世界,但事实并非如此。现实世界使用的合成比继承多得多。几乎每一个你能拿在手中的现实世界物体都是由其他更小的现实世界对象组成的。
不过,组合也有缺点。如果您完全跳过继承,只关注组合,您会注意到,如果您使用了继承,通常需要编写一些额外的代码行。你有时也会被迫重复自己,这违反了干原则(干=不要重复自己)。此外,组合通常需要委托,一个方法只是调用另一个对象的另一个方法,而没有其他代码围绕此调用。这种“双重方法调用”(可能很容易扩展到三重或四重方法调用,甚至更远)的性能要比继承差得多,因为继承只是继承父级的方法。调用继承的方法可能与调用非继承的方法一样快,也可能稍慢,但通常仍比两个连续的方法调用快。
您可能已经注意到,大多数OO语言不允许多重继承。虽然在一些情况下,多重继承确实可以为您带来一些东西,但这些都是例外,而不是规则。每当你遇到一个你认为“多重继承将是解决这个问题的一个非常酷的特性”的情况时,你通常都应该重新考虑继承,因为即使它可能需要一些额外的代码行,基于组合的解决方案通常会变得更加优雅、灵活和经得起未来考验。
继承确实是一个很酷的功能,但我担心它在过去几年中被过度使用了。人们将遗产视为一把能钉住一切的锤子,不管它实际上是一颗钉子、一颗螺丝钉,还是一个完全不同的东西。
你想强迫自己(或其他程序员)坚持什么,什么时候你想让自己(或另一个程序员)有更多的自由。有人认为,当你想强迫某人以某种方式处理/解决某个特定问题时,继承是有帮助的,这样他们就不会走错方向。
Is-a和Has-a是一个有用的经验法则。
要从新程序员的不同角度解决这个问题:
当我们学习面向对象的编程时,继承经常很早就被教授,因此它被视为一个常见问题的简单解决方案。
我有三个类都需要一些通用功能。所以如果我编写一个基类并让它们全部继承,然后它们将所有这些都有这个功能,我只需要维护一次位置
这听起来很好,但实际上它几乎从未奏效,原因如下:
我们发现,我们希望我们的类具有其他一些功能。如果我们向类添加功能的方式是通过继承,那么我们必须决定——我们是否将其添加到现有基类中,即使不是每个从其继承的类都需要该功能?我们是否创建另一个基类?但是,已经从其他基类继承的类呢?我们发现,对于从基类继承的一个类,我们希望基类的行为稍有不同。所以现在我们回过头来修改我们的基类,可能会添加一些虚拟方法,或者更糟的是,一些代码会说,“如果我是继承的类型A,那么就这样做,但如果我是传承的类型B,那么就那样做。”这是很糟糕的,原因很多。一个是,每次我们改变基类时,我们都在有效地改变每个继承的类。所以我们真的在改变A、B、C和D类,因为我们需要在A类中有一个稍微不同的行为。尽管我们认为我们很小心,但我们可能会因为与这些类无关的原因而破坏其中一个类。我们可能知道为什么我们决定让所有这些类彼此继承,但这对其他必须维护我们代码的人来说可能没有意义。我们可能会迫使他们做出一个艰难的选择——我是做一些非常丑陋和混乱的事情来做出我需要的改变(见前面的要点),还是只是重写一堆内容。
最后,我们把代码绑在一些困难的地方,除了说:“酷,我了解了继承,现在我使用了它。”这并不意味着居高临下,因为我们都这样做了。但我们都这么做了,因为没有人告诉我们不要这样做。
当有人向我解释“喜欢组合而不是继承”时,我回想了一下每次尝试使用继承在类之间共享功能时,我都意识到大多数时候它并没有真正发挥作用。
解药是单一责任原则。将其视为约束。我的班级必须做一件事。我必须能够给我的班级起一个名字,以某种方式描述它所做的一件事。(凡事都有例外,但当我们学习时,绝对规则有时会更好。)因此,我无法编写名为ObjectBaseThatContainsVariousFunctionsNeedByDifferentClasses的基类。我所需要的任何不同的功能都必须在它自己的类中,然后需要该功能的其他类可以依赖于该类,而不是从该类继承。
在过于简化的风险下,这就是组合——组合多个类一起工作。一旦我们养成了这个习惯,我们就会发现它比使用继承更灵活、更可维护、更可测试。
公正的观点是,继承只应在以下情况下使用:
两个类都在同一逻辑域中子类是超类的适当子类型超类的实现对于子类是必要的或适当的子类所做的增强主要是附加的。
有时,所有这些东西都会汇聚在一起:
更高级别的域建模框架和框架扩展差分编程