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?


当前回答

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。

其他回答

在可以枚举不变量的情况下,子类型更合适,功能更强大,否则使用函数组合实现可扩展性。

你什么时候可以用作文?

你可以一直使用合成。在某些情况下,继承也是可能的,并可能导致更强大和/或更直观的API,但组合始终是一种选择。

什么时候可以使用继承?

人们常说,如果“bar是foo”,那么bar类可以继承foo类。不幸的是,仅此测试并不可靠,请改用以下方法:

bar是foo,AND酒吧可以做foos所能做的一切。

第一个测试确保Foo的所有getter在Bar中都有意义(=共享的财产),而第二个测试确保所有Foo的setter都在Bar(=共享功能)中有意义。

示例:狗/动物

狗是一种动物,狗可以做动物所能做的一切(如呼吸、移动等)。因此,狗类可以继承动物类。

反例:圆/椭圆

圆是椭圆,但圆不能做椭圆所能做的一切。例如,圆不能拉伸,而椭圆可以拉伸。因此,Circle类不能继承Ellipse类。

这被称为圆椭圆问题,这并不是一个真正的问题,但更多的是表明“一个条就是一个foo”本身不是一个可靠的测试。特别是,这个例子强调了派生类应该扩展基类的功能,而不是限制它。否则,基类不能以多态的方式使用。添加测试“bar可以做foos所能做的一切”确保了多态性的使用是可能的,这相当于Liskov替换原则:

使用基类指针或引用的函数必须能够在不知道的情况下使用派生类的对象

什么时候应该使用继承?

即使你可以使用继承,也不意味着你应该这样做:使用组合总是一种选择。继承是一个强大的工具,允许隐式代码重用和动态分派,但它确实有一些缺点,这就是为什么组合经常被首选的原因。继承和组合之间的权衡并不明显,在我看来,在lcn的回答中可以得到最好的解释。

作为经验法则,当多态性使用被认为非常普遍时,我倾向于选择继承而不是组合,在这种情况下,动态分派的功能可以导致更可读和更优雅的API。例如,在GUI框架中有一个多态类Widget,或者在XML库中有一种多态类Node,这样就可以使用一个比纯基于组合的解决方案更易读、更直观的API。

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。

假设飞机只有两个部分:发动机和机翼。然后有两种设计飞机等级的方法。

Class Aircraft extends Engine{
  var wings;
}

现在你的飞机可以从固定机翼开始并在飞行中将其改为旋转翼。它本质上是有翅膀的发动机。但如果我想改变呢发动机也在飞行?

基类Engine公开一个赋值函数以更改其财产,或我将飞机重新设计为:

Class Aircraft {
  var wings;
  var engine;
}

现在,我也可以随时更换发动机。

我同意@帕维尔的说法,他说,有地方可以组成,也有地方可以继承。

我认为如果你的答案是肯定的,那么应该使用继承。

您的类是从多态性中受益的结构的一部分吗?例如,如果您有一个Shape类,它声明了一个名为draw()的方法,那么我们显然需要Circle和Square类作为Shape的子类,这样它们的客户端类将依赖于Shape而不是特定的子类。您的类是否需要重用其他类中定义的任何高级交互?如果没有继承,模板方法设计模式将不可能实现。我相信所有可扩展框架都使用这种模式。

然而,如果您的意图纯粹是代码重用,那么组合很可能是更好的设计选择。