Java中的繼承與組合

本文主要說明Java中繼承與組合的概念，以及它們之間的聯系與區別。首先文章會給出一小段代碼示例，用于展示到底什么是繼承。然后演示如何通過“組合”來改進這種繼承的設計機制。最后總結這兩者的應用場景，即到底應該選擇繼承還是組合。

1、繼承

假設我們有一個名為Insect（昆蟲）的類，這個類包含兩個方法：1）移動move()； 2）攻擊attack()。

代碼如下：

class Insect {

private int size;

private String color;

public Insect(int size, String color) {

this.size = size;

this.color = color;

}

public int getSize() {

return size;

}

public void setSize(int size) {

this.size = size;

}

public String getColor() {

return color;

}

public void setColor(String color) {

this.color = color;

}

public void move() {

System.out.println("Move");

}

public void attack() {

move();  //假設昆蟲在攻擊前必須要先移動一次

System.out.println("Attack");

}

}

現在，你想要定義一個名為Bee（蜜蜂）的類。Bee（蜜蜂）是Insect（昆蟲）的一種，但實現了不同于Insect（昆蟲）的attack()和move方法。這時候我們可以用繼承的設計機制來實現Bee類，就像下面的代碼一樣：

class Bee extends Insect {

public Bee(int size, String color) {

super(size, color);

}

public void move() {

System.out.println("Fly");

}

public void attack() {

move();

super.attack();

}

}

public class InheritanceVSComposition {

public static void main(String[] args) {

Insect i = new Bee(1, "red");

i.attack();

}

}

InheritanceVSComposition作為一個測試類，在其main方法中生成了一個Bee類的實例，并賦值給Insect類型的引用變量 i。所以調用i的attack方法時，對應的是Bee類實例的attack方法，也就是調用了Bee類的attack方法。

類的繼承結構圖如下，非常簡單：

輸出：

輸出：

Fly

Fly

Attack

Fly被打印了兩次，也就是說move方法被調用了兩次。但按理來講，move方法只應當被調用一次，因為無論是昆蟲還是蜜蜂，一次攻擊前只移動一次。

問題出在子類（即Bee類）的attack方法的重載代碼中，也就是super.attack()這一句。因為在父類（即Insect類）中，調用 attack方法時會先調用move方法，所以當子類（Bee）調用super.attack()時，相當于也同時調用了被重載的move方法（注意是子 類被重載的move方法，而不是父類的move方法）。

為了解決這個問題，我們可以采取以下辦法：

刪除子類的attack方法。這么做會使得子類的attack方法的實現完全依賴于父類對于該方法的實現（因為子類繼承了父類的attack方法）。如果 父類的attack方法不受控制而產生了變更。比如說，父類的attack方法中調用了另外的move方法，那么子類的attack方法也會產生相應的變 化，這是一種很糟糕的封裝。

也可以重寫子類的attack方法，像下面這樣：

public void attack() {

move();

System.out.println("Attack");

}

這樣保證了結果的正確性，因為子類的attack方法不再依賴于父類。但是，子類attack方法的代碼與父類產生了重復（重復的attack方法會使得很多事情變得復雜，不僅僅是多打印了一條輸出語句）。所以第二種辦法也不行，它不符合軟件工程中關于重用的思想。

如此看來，繼承機制是有缺點的：子類依賴于父類的實現細節，如果父類產生了變更，子類的后果將不堪設想。

2、組合

在上面的例子中，可以用組合的機制來替代繼承。我們先看一下運用組合如何實現。

attack這一功能不再是一個方法，而是被抽象為一個接口。

interface Attack {

public void move();

public void attack();

}

通過對Attack接口的實現，就可以在實現類當中定義不同類型的attack。

class AttackImpl implements Attack {

private String move;

private String attack;

public AttackImpl(String move, String attack) {

this.move = move;

this.attack = attack;

}

@Override

public void move() {

System.out.println(move);

}

@Override

public void attack() {

move();

System.out.println(attack);

}

}

因為attack功能已經被抽象為一個接口，所以Insect類不再需要有attack方法。

class Insect {

private int size;

private String color;

public Insect(int size, String color) {

this.size = size;

this.color = color;

}

public int getSize() {

return size;

}

public void setSize(int size) {

this.size = size;

}

public String getColor() {

return color;

}

public void setColor(String color) {

this.color = color;

}

}

Bee類一種Insect類，它具有attack的功能，所以它實現了attack接口：

// 這個封裝類封裝了一個Attack類型的對象

class Bee extends Insect implements Attack {

private Attack attack;

public Bee(int size, String color, Attack attack) {

super(size, color);

this.attack = attack;

}

public void move() {

attack.move();

}

public void attack() {

attack.attack();

}

}

類圖：

測試類代碼，將AttackImpl的實例作為Attack類型的參數傳給Bee類的構造函數：

public class InheritanceVSComposition2 {

public static void main(String[] args) {

Bee a = new Bee(1, "black", new AttackImpl("fly", "move"));

a.attack();

// if you need another implementation of move()

// there is no need to change Insect, we can quickly use new method to attack

Bee b = new Bee(1, "black", new AttackImpl("fly", "sting"));

b.attack();

}

}

fly

move

fly

sting

3、什么時候該用繼承，什么時候該用組合？

以下兩條原則說明了應該如何選擇繼承與組合：

• 如果存在一種IS-A的關系（比如Bee“是一個”Insect），并且一個類需要向另一個類暴露所有的方法接口，那么更應該用繼承的機制。

• 如果存在一種HAS-A的關系（比如Bee“有一個”attack功能），那么更應該運用組合。

總結來說，繼承和組合都有他們的用處。只有充分理解各對象和功能之間的關系，才能充分發揮這兩種機制各自的優點。

參考：

1. Bloch, Joshua. Effective Java. Pearson Education India, 2008.

2. http://stackoverflow.com/questions/49002/prefer-composition-over-inheritance

3. http://www.javaworld.com/article/2076814/core-java/inheritance-versus-composition–which-one-should-you-choose-.html

 

 

來自：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NzMyMjAwMA==&mid=2651477486&idx=2&sn=4d3106b83b0f8eafa5a503e0d1f8a22c&scene=0#wechat_redirect