组合与继承

Myth丶恋晨 2022-03-19 06:40 356阅读 0赞

开始准备面试了，把之前在有道云里面的笔记重新复习一遍，又有新的体会，感觉以前没那么清楚的问题理解更透彻了，和这半年的具体实践也有很大关系吧。索性把这些笔记搬到博客分享给需要的人。

# **java中类与类之间的关系** #

大部分的初学者只知道java中两个类之间可以是继承与被继承的关系，可是事实上，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。

**继承(实现)**

继承就是子类继承父类的特征和行为，使得子类对象（实例）具有父类的实例域和方法，或子类从父类继承方法，使得子类具有父类相同的行为。

**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。

这种关系是一种很弱的关系，但是pen类的改变，有可能会影响到Me类的结果，比如我把pen类write方法的方法体改了，me中再调用就会得到不同的结果。

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。

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

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。

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。

**聚合与组合**

1.  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。
2.  部件的生命周期不同

*  聚合关系中，整件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个部件。
 *  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个部件。

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。

平时我们只讨论组合和继承的时候，认为组合是【has-a 】关系，而事实上，聚合才是真正的【has-a】关系，组合是更深层次的【contains-a】关系。

由于【contains-a】关系是一种更深的【has-a】关系，所以说组合是【has-a】关系也是正确的。

# **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

缺点分析：

1、整体类不能自动获得和局部类同样的接口

如果父类的方法子类中几乎都要暴露出去，这时可能会觉得使用组合很不方便，使用继承似乎更简单方便。但从另一个角度讲，实际上也许子类中并不需要暴露这些方法，客户端组合应用就可以了。所以上边推荐不要继承那些不是为了继承而设计的类，一般为了继承而设计的类都是抽象类。

2、创建整体类的对象时，需要创建所有局部类的对象

这个可能没什么更好的办法，但在实际应用中并没有多出多少代码。

### 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

### 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。