以java语言为例
类之间的关系大体上存在五种—继承(实现)、依赖、关联、聚合、组合。
接下来,简单的分析一下这些关系。
继承(实现)
对于类来说,这种关系叫做继承,对于接口来说,这种关系叫做实现。继承上一篇文章已经详细的讲解过了,至于实现,我想大家也都知道是怎么回事,由于后面要专门讲接口,所以这里就先不说了。继承是一种“is-a”关系。
依赖
依赖简单的理解,就是一个类A中的方法使用到了另一个类B。
这种使用关系是具有偶然性的、临时性的、非常弱的,但是B类的变化会影响到A。
比如说,我用笔写字,首先需要一个类来代表我自己,然后需要一个类来代表一支笔,最后,‘我’要调用‘笔’里的方法来写字,用代码实现一下:
public class Pen { public void write(){ System.out.println(“use pen to write”); } }
public class Me { public void write(Pen pen){//这里,pen作为Me类方法的参数 pen.write(); } }
一般而言,依赖关系在Java中体现为局域变量、方法的形参,或者对静态方法的调用。
关联
关联体现的是两个类、或者类与接口之间语义级别的一种强依赖关系。
这种关系比依赖更强、不存在依赖关系的偶然性、关系也不是临时性的,一般是长期性的,而且双方的关系一般是平等的、关联可以是单向、双向的。
看下面这段代码:
// pen 还是上面的pen public class You { private Pen pen; // 让pen成为you的类属性
public You(Pen p){ this.pen = p; }
public void write(){ pen.write(); } }
被关联类B以类属性的形式出现在关联类A中,或者关联类A引用了一个类型为被关联类B的全局变量的这种关系,就叫关联关系
在Java中,关联关系一般使用成员变量来实现。
聚合
聚合是关联关系的一种特例,他体现的是整体与部分、拥有的关系,即has-a的关系
看下面一段代码
public class Family { private List children; //一个家庭里有许多孩子
// ...}
在代码层面,聚合和关联关系是一致的,只能从语义级别来区分。普通的关联关系中,a类和b类没有必然的联系,而聚合中,需要b类是a类的一部分,是一种”has-a“的关系,即 a has-a b; 比如家庭有孩子,屋子里有空调。
但是,has 不是 must has,a可以有b,也可以没有。a是整体,b是部分,整体与部分之间是可分离的,他们可以具有各自的生命周期,部分可以属于多个整体对象,也可以为多个整体对象共享。
不同于关联关系的平等地位,聚合关系中两个类的地位是不平等。
组合
组合也是关联关系的一种特例,他体现的是一种contains-a的关系,这种关系比聚合更强,也称为强聚合。
先看一段代码:
public class Nose { private Eye eye = new Eye(); //一个人有鼻子有眼睛 private Nose nose = new Nose();
// … }
组合同样体现整体与部分间的关系,但此时整体与部分是不可分的,整体的生命周期结束也就意味着部分的生命周期结束。
就像你有鼻子有眼睛,如果你一不小心结束了生命周期,鼻子和眼睛的生命周期也会结束,而且,鼻子和眼睛不能脱离你单独存在。
只看代码,你是无法区分关联,聚合和组合的,具体是哪一种关系,只能从语义级别来区分。
同样,组合关系中,两个类额关系也是不平等的。
组合,聚合和继承
依赖关系是每一个java程序都离不开的,所以就不单独讨论了,普通的关联关系也没有什么特殊的地方,下面我们重点研究一下组合,聚合和继承。 聚合与组合 聚合与组合都是一种关联关系,只是额外具有整体-部分的意义。 部件的声明周期不同 聚合关系中,整体不会拥有部件的生命周期,所以整件删除时,部件不会被删除。再者,多个整件可以共享同一部件,如家庭和孩子。 组合关系中,整件拥有部件的生命周期,所以整件删除时,部件一定会跟着删除。而且,多个整件不可以同时间共享同一部件。即人和他的五官。
这个区别可以用来区分某个关联关系到底是组合还是聚合。两个类生命周期不同步,则是聚合关系,生命周期同步就是组合关系。
聚合关系是【has-a】关系,组合关系是【contains-a】关系
组合和继承
这个才是本文的重点。
学过设计模式的都知道,要“少用继承,多用组合”,这究竟是为什么呢?
我们先来看一下组合和继承各自的优缺点: 组合和继承的优缺点
组合
优点:
不破坏封装,整体类与局部类之间松耦合,彼此相对独立具有较好的可扩展性支持动态组合。在运行时,整体对象可以选择不同类型的局部对象整体类可以对局部类进行包装,封装局部类的接口,提供新的接口缺点:
整体类不能自动获得和局部类同样的接口
创建整体类的对象时,需要创建所有局部类的对象继承
优点:
子类能自动继承父类的接口创建子类的对象时,无须创建父类的对象缺点:
破坏封装,子类与父类之间紧密耦合,子类依赖于父类的实现,子类缺乏独立性
支持扩展,但是往往以增加系统结构的复杂度为代价不支持动态继承。在运行时,子类无法选择不同的父类子类不能改变父类的接口缺点分析:
1、为什么继承破坏封装性?
鸭子中不想要“飞”的方法,但因为继承无法封装这个无用的“飞”方法 。
2、为什么继承紧耦合:
当作为父类的BaseTable中感觉Insert这个名字不合适时,如果希望将其修改成Create方法,那使用了子类对象Insert方法将会编译出错,可能你会觉得这改起来还算容易,因为有重构工具一下子就好了并且编译错误改起来很容易。但如果BaseTable和子类在不同的程序集中,维护的人员不同,BaseTable程序集升级,那本来能用的代码忽然不能用了,这还是很难让人接受的 3、为什么继承扩展起来比较复杂
当图书和数码的算税方式和数码产品一样时,而消费类产品的算税方式是另一样时,如果采用继承方案可能会演变成如下方式:
这样如果产品继续增加,算税方式继续增加,那继承的层次会非常复杂,而且很难控制,而使用组合就能很好的解决这个问题
4、继承不能支持动态继承
这个其实很好理解,因为继承是编译期就决定下来的,无法在运行时改变,如3例中,如果用户需要根据当地的情况选择计税方式,使用继承就解决不了,而使用组合结合反射就能很好的解决。
5、为什么继承,子类不能改变父类接口
如2中的图,子类中觉得Insert方法不合适,希望使用Create方法,因为继承的原因无法改变
组合与继承的区别和联系
在继承结构中,父类的内部细节对于子类是可见的。所以我们通常也可以说通过继承的代码复用是一种 白盒式代码复用。 (如果基类的实现发生改变,那么派生类的实现也将随之改变。这样就导致了子类行为的不可预知性) 组合是通过对现有的对象进行拼装(组合)产生新的、更复杂的功能。因为在对象之间,各自的内部细节是不可见的,所以我们也说这种方式的代码复用是黑盒式代码复用(因为组合中一般都定义一个类型,所以在编译期根本不知道具体会调用哪个实现类的方法)
继承在写代码的时候就要指名具体继承哪个类,所以,在编译期就确定了关系。(从基类继承来的实现是无法在运行期动态改变的,因此降低了应用的灵活性。) 组合,在写代码的时候可以采用面向接口编程。所以,类的组合关系一般在运行期确定。 组合(has-a)关系可以显式地获得被包含类(继承中称为父类)的对象,而继承(is-a)则是隐式地获得父类的对象,被包含类和父类对应,而组合外部类和子类对应。 组合是在组合类和被包含类之间的一种松耦合关系,而继承则是父类和子类之间的一种紧耦合关系。 当选择使用组合关系时,在组合类中包含了外部类的对象,组合类可以调用外部类必须的方法,而使用继承关系时,父类的所有方法和变量都被子类无条件继承,子类不能选择。 最重要的一点,使用继承关系时,可以实现类型的回溯,即用父类变量引用子类对象,这样便可以实现多态,而组合没有这个特性。 还有一点需要注意,如果你确定复用另外一个类的方法永远不需要改变时,应该使用组合,因为组合只是简单地复用被包含类的接口,而继承除了复用父类的接口外,它甚至还可以覆盖这些接口,修改父类接口的默认实现,这个特性是组合所不具有的。 从逻辑上看,组合最主要地体现的是一种整体和部分的思想,例如在电脑类是由内存类,CPU类,硬盘类等等组成的,而继承则体现的是一种可以回溯的父子关系,子类也是父类的一个对象。 这两者的区别主要体现在类的抽象阶段,在分析类之间的关系时就应该确定是采用组合还是采用继承。 引用网友的一句很经典的话应该更能让大家分清继承和组合的区别: 组合可以被说成“我请了个老头在我家里干活” ,继承则是“我父亲在家里帮我干活”。继承还是组合?
首先它们都是实现系统功能重用,代码复用的最常用的有效的设计技巧,都是在设计模式中的基础结构。
很多人都知道面向对象中有一个比较重要的原则『多用组合、少用继承』或者说『组合优于继承』。从前面的介绍已经优缺点对比中也可以看出,组合确实比继承更加灵活,也更有助于代码维护。
所以,建议在同样可行的情况下,优先使用组合而不是继承。因为组合更安全,更简单,更灵活,更高效。
注意,并不是说继承就一点用都没有了,前面说的是【在同样可行的情况下】。有一些场景还是需要使用继承的,或者是更适合使用继承。
继承要慎用,其使用场合仅限于你确信使用该技术有效的情况。一个判断方法是,问一问自己是否需要从新类向基类进行向上转型。如果是必须的,则继承是必要的。反之则应该好好考虑是否需要继承。
只有当子类真正是超类的子类型时,才适合用继承。换句话说,对于两个类A和B,只有当两者之间确实存在 is-a 关系的时候,类B才应该继承类A。
总结
根据我们前面讲的内容我们可以发现继承的缺点远远多于优点,尽管继承在学习OOP的过程中得到了大量的强调,但并不意味着应该尽可能地到处使用它。相反,使用它时要特别慎重。
只有在清楚知道继承在所有方法中最有效的前提下,才可考虑它。 继承最大的优点就是扩展简单,但大多数缺点都很致命,但是因为这个扩展简单的优点太明显了,很多人并不深入思考,所以造成了太多问题。
最后,总结一下:
1、精心设计专门用于被继承的类,继承树的抽象层应该比较稳定,一般不要多于三层。 2、对于不是专门用于被继承的类,禁止其被继承。 3、优先考虑用组合关系来提高代码的可重用性。 4、子类是一种特殊的类型,而不只是父类的一个角色 5、子类扩展,而不是覆盖或者使父类的功能失效