爲什麼阿里巴巴建議開發者謹慎使用繼承?

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作者 l Hollis

來源 l Hollis(ID:hollischuang)

從學習Java的第一天起,我們就知道Java是一種面嚮對象語言,而學習Java的第二天,我們就知道了面向對象的三大基本特性是:封裝、繼承、多態。
所以,對於很多開發者來說,繼承肯定都是不陌生的。但是,繼承一定適合所有的場景嗎?毫無忌諱的使用繼承來做代碼擴展真的好嗎?
爲什麼《阿里巴巴Java開發手冊》中有一條規定:謹慎使用繼承的方式進行擴展,優先使用組合的方式實現。
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本文就來針對這些問題,簡單分析一下。

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面向對象的複用技術

每個人在剛剛學習繼承的時候都會或多或少的有這樣一個印象:繼承可以幫助我實現類的複用。
所以,很多開發人員在需要複用一些代碼的時候會很自然的使用類的繼承的方式,因爲書上就是這麼寫的(老師就是這麼教的)。
但是,其實這樣做是不對的。長期大量的使用繼承會給代碼帶來很高的維護成本。
前面提到複用,這裏就簡單介紹一下面向對象的複用技術。
複用性是面向對象技術帶來的很棒的潛在好處之一。如果運用的好的話可以幫助我們節省很多開發時間,提升開發效率。但是,如果被濫用那麼就可能產生很多難以維護的代碼。
作爲一門面向對象開發的語言,代碼複用是Java引人注意的功能之一。Java代碼的複用有繼承,組合以及代理三種具體的表現形式。

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繼承

繼承(Inheritance)是一種聯結類與類的層次模型。指的是一個類(稱爲子類、子接口)繼承另外的一個類(稱爲父類、父接口)的功能,並可以增加它自己的新功能的能力,繼承是類與類或者接口與接口之間最常見的關係。
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繼承是一種is-a關係如蘋果是水果,狗是動物,哈士奇是狗。

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組合

組合(Composition)體現的是整體與部分、擁有的關係。
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組合是一種has-a的關係如汽車有一個發動機,學校有一個老師等。

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組合與繼承的區別

首先,從類的關係確定時間點上,組合和繼承是有區別的:
繼承,在寫代碼的時候就要指明具體繼承哪個類,所以,類的繼承關係是在編譯期就確定的並且從基類繼承來的實現是無法在運行期動態改變的,因此降低了應用的靈活性。
組合,在寫代碼的時候可以採用面向接口編程。所以,類的組合關係一般在運行期確定。
另外,代碼複用方式上也有一定區別:
繼承結構中,父類的內部細節對於子類是可見的。所以我們通常也可以說通過繼承的代碼複用是一種白盒式代碼複用。
如果基類的實現發生改變,那麼派生類的實現也將隨之改變。這樣就導致了子類行爲的不可預知性。
組合是通過對現有的對象進行拼裝(組合)產生新的、更復雜的功能。因爲在對象之間,各自的內部細節是不可見的,所以我們也說通過組合的代碼復用是黑盒式代碼複用。
因爲組合中一般都定義一個類型,所以在編譯期根本不知道具體會調用哪個實現類的方法。
最後,Java中不支持多繼承,而組合是沒有限制的就像一個人只能有一個父親,但是他可以有很很多輛車。

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優缺點對比

組合關係繼承關係
優點:不破壞封裝,整體類與局部類之間鬆耦合,彼此相對獨立
缺點:破壞封裝,子類與父類之間緊密耦合,子類依賴於父類的實現,子類缺乏獨立性
優點:具有較好的可擴展性
缺點:支持擴展,但是往往以增加系統結構的複雜度爲代價
優點:支持動態組合。在運行時,整體對象可以選擇不同類型的局部對象
缺點:不支持動態繼承。在運行時,子類無法選擇不同的父類
優點:整體類可以對局部類進行包裝,封裝局部類的接口,提供新的接口
缺點:子類不能改變父類的接口
缺點:整體類不能自動獲得和局部類同樣的接口
優點:子類能自動繼承父類的接口
缺點:創建整體類的對象時,需要創建所有局部類的對象
優點:創建子類的對象時,無須創建父類的對象

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爲什麼組合優於繼承

相信很多人都知道面向對象中有一個比較重要的原則『多用組合、少用繼承』或者說『組合優於繼承』。
從前面的介紹已經優缺點對比中也可以看出,組合比繼承更加靈活,也更有助於代碼維護。其具有不破壞封裝性、具有更好的可擴展性、支持動態組合、整體類可以改變局部類的行爲等優點。
所以,建議在同樣可行的情況下,優先使用組合而不是繼承。因爲組合更安全,更簡單,更靈活,更高效。
注意,並不是說繼承就一點用都沒有了,前面說的是【在同樣可行的情況下】。有一些場景還是需要使用繼承的,或者是更適合使用繼承。
另外,除了《阿里巴巴Java開發手冊》,在很多其他資料中也有關於組合和繼承的介紹和使用約束:
繼承要慎用,其使用場合僅限於你確信使用該技術有效的情況。一個判斷方法是,問一問自己是否需要從新類向基類進行向上轉型。如果是必須的,則繼承是必要的。反之則應該好好考慮是否需要繼承。《Java編程思想》

只有當子類真正是超類的子類型時,才適合用繼承。換句話說,對於兩個類A和B,只有當兩者之間確實存在is-a關係的時候,類B才應該繼續類A。《Effective Java》

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