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Effective Java Item16 - 復合優先於繼承

這篇是Effective Java - Favor composition over inheritance章節的讀書筆記本篇的程式碼來自於原書內容

類似的主題在設計模式中也是再三強調非常重要

Item16: 復合優先於繼承

繼承(Inheritance) 是實現代碼重用的常見方法但他並非是唯一的工具用的不好的話會使你的類別非常脆弱

繼承的一個最大的缺點就是打破了 封裝性 也就是說子類依賴於父類的實作細節的話如果某個新版本中父類的實作細節變了子類也會被破壞所以當你使用繼承的時候你就要一直注意你的父類的更新並且以此決定你需不需要跟著更新

Effective Java Item16 - 復合優先於繼承

上例子假設我們想要紀錄一個HashSet總共自從被創建以來被添加過幾次我們用一個InstrumentedHashSet去繼承它

因為HashSet有兩個添加函數 add 和 addAll 所以這兩個都要複寫

// Broken - Inappropriate use of inheritance!
public class InstrumentedHashSet<E> extends HashSet<E> {
  // The number of attempted element insertions
  private int addCount = 0;
  public InstrumentedHashSet() {
  }
  public InstrumentedHashSet(int initCap, float loadFactor) {
    super(initCap, loadFactor);
  }
  @Override public boolean add(E e) {
    addCount++;
    return super.add(e);
  }
  @Override public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    addCount += c.size();
    return super.addAll(c);
  }
  public int getAddCount() {
    return addCount;
  }
}

這個類別最大的問題在於你的正確性依賴於父類的實作如果舊的版本的HashSet裡面 addAll就是自己把某個collection的東西加到HashSet裡那你的子類就會有正確的行為但若新的版本裡面他們覺得 addAll其實可以loop這個collection 對於每個元素都呼叫add就好那你的子類就爆錯了

看一下為什麼假設你InstrumentedHashSet加了三個元素

InstrumentedHashSet<String> s =
  new InstrumentedHashSet<String>();
s.addAll(Arrays.asList("Snap", "Crackle", "Pop"));
s.getAddCount() // return 6

InstrumentedHashSet.addAll加了3 之後呼叫super.addAll 然而父類改變實作 super.addAll呼叫三次super.add super.add呼叫InstrumentedHashSet.add 三次所以總共是6

父類改變實作是非常常見的事他也不需要在文檔寫得很清楚他的實作細節因為你繼承了它你就要有責任搞清楚他的實作會不會影響到你

解法一: 你可以說簡單我就不要複寫addAll就好了客戶直接呼叫HashSet的addAll這樣就會得到正確的結果了

那也是因為你知道了HashSet的addAll實作依賴了HashSet.add 才會有正確結果如果他明天又改回去你的結果又不正確了

解法二: 那你會說真麻煩那我的InstrumentedHashSet.addAll就自己遍歷就好不管HashSet是怎麼實作我都會對

這個方法有兩個問題

1.你等於是重新實現一次addAll方法就本末導致沒利用到繼承的優勢 code reuse

2.你不能存取父類的私有域有些方法無法實現

解法三: 既然override問題那麼多我自己加一個新的方法addAllElements總可以吧

世事難料如果父類的下一個版本有新增一個一樣名字的方法那就回到剛剛的兩個問題

高譚淪陷英雄登場

復合(Composition)

我們不去擴展原有的類而是在新類中加上一個成員(私有域) 這個成員指到舊成員的一個實例

因為舊類變成了新類的一個成員新類的每一個方法都可以呼叫舊類的任何方法稱為轉發(forwarding) 新類的方法稱為轉發方法(forwarding method)

用剛剛的用一個新的CountingSet當例子

public class CountingSet<E> {
  private int addCount = 0;
  private final Set<E> s;

  public CountingSet(Set<E> s) {
    this.s = s;
  }	
  public boolean add(E e) {
    addCount++;
    return s.add(e);
  }
  public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    addCount += c.size();
    return s.addAll(c);
  }
  public int getAddCount() {
    return addCount;
  }

  public static void main(String[] args) {
    CountingSet<String> s = new CountingSet<String>(new TreeSet<String>());
    s.addAll(Arrays.asList("Snap", "Crackle", "Pop"));
    System.out.println(s.getAddCount());//3
  }
}

就是這麼直觀 Effective Java書上的例子過早最佳化讓讀者難以理解這個主題想要表達的東西看我的例子一目瞭然

再看一眼我們怎麼宣告這個Class

CountingSet<String> s = new CountingSet<String>(new TreeSet<String>());

(這裡當然也可以丟HashSet進去任何一種Set都可以)

注意 CountingSet其實就是把另一個Set給包裝起來了你任意給我一個Set 我就回傳另一個 多了個新功能 的Set 有沒有覺得看起來很眼熟本部落格的忠實讀者應該已經看出來其實這個例子就是一個裝飾模式

總結

當你想讓B繼承A的時候先問自己每個B都確實是A嗎如果這個問題是不確定的那就不應該用繼承應該用復合

即使每個B都確實是A 再問最後一個問題 A是不是沒有缺陷的一個類如果A有缺陷的話你願不願意讓你的B有同樣的缺陷因為繼承會把所有的缺陷都傳播到子類上但復合可以允許設計新的API來隱藏這些缺陷

建議同時把這兩個設計模式讀懂:策略模式跟裝飾模式

原文 https://jyt0532.github.io/2018/05/05/favor-composition-over-inheritance/

正文到此结束

所属分类：编程技术 Java

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