7、复用

Java 围绕“类”（Class）来解决问题。我们可以直接使用别人构建或调试过的代码，而非创建新类、重新开始。

如何在不污染源代码的前提下使用现存代码是需要技巧的。在本章里，你将学习到两种方式来达到这个目的：

1. 第一种方式直接了当。在新类中创建现有类的对象。这种方式叫做 “组合”（Composition），通过这种方式复用代码的功能，而非其形式。
2. 第二种方式更为微妙。创建现有类类型的新类。照字面理解：采用现有类形式，又无需在编码时改动其代码，这种方式就叫做 “继承”（Inheritance），编译器会做大部分的工作。继承是面向对象编程（OOP）的重要基础之一。

Java不直接支持的第三种重用关系称为委托。这介于继承和组合之间，因为你将一个成员对象放在正在构建的类中(比如组合)，但同时又在新类中公开来自成员对象的所有方法(比如继承)

1、组合

仅需要把对象的引用（object references）放置在一个新的类里，这就使用了组合。

编译器不会为每个引用创建一个默认对象，这是有意义的，因为在许多情况下，这会导致不必要的开销。初始化引用有四种方法:

1. 当对象被定义时。这意味着它们总是在调用构造函数之前初始化。
2. 在该类的构造函数中。
3. 在实际使用对象之前。这通常称为延迟初始化。在对象创建开销大且不需要每次都创建对象的情况下，它可以减少开销。
4. 使用实例初始化。

// reuse/Bath.java
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// Constructor initialization with composition

class Soap {
  private String s;
  Soap() {
    System.out.println("Soap()");
    s = "Constructed";
  }
  @Override
  public String toString() { return s; }
}

public class Bath {
  private String // Initializing at point of definition:在定义时初始化
    s1 = "Happy",
    s2 = "Happy",
    s3, s4;
  private Soap castille;
  private int i;
  private float toy;
  public Bath() {
    System.out.println("Inside Bath()");
    s3 = "Joy";
    toy = 3.14f;
    castille = new Soap();
  }
  // Instance initialization:实例初始化
  { i = 47; }
  @Override
  public String toString() {
    if(s4 == null) // Delayed initialization:延迟初始化
      s4 = "Joy";
    return
      "s1 = " + s1 + "\n" +
      "s2 = " + s2 + "\n" +
      "s3 = " + s3 + "\n" +
      "s4 = " + s4 + "\n" +
      "i = " + i + "\n" +
      "toy = " + toy + "\n" +
      "castille = " + castille;
  }
  public static void main(String[] args) {
    Bath b = new Bath();
    System.out.println(b);
  }
}
/* Output:
Inside Bath()
Soap()
s1 = Happy
s2 = Happy
s3 = Joy
s4 = Joy
i = 47
toy = 3.14
castille = Constructed
*/
如果你试图对未初始化的引用调用方法，则未初始化的引用将产生运行时异常。

2、继承

在创建类时总是要继承，因为除非显式地继承其他类，否则就隐式地继承 Java 的标准根类对象（Object）。使用关键字 extends 后跟基类的名称。当你这样做时，你将自动获得基类中的所有字段和方法。

即使程序中有很多类都有 main() 方法，惟一运行的只有在命令行上调用的 main()。

Java的 super 关键字引用了当前类继承的“超类”(基类)

继承时，你不受限于使用基类的方法。你还可以像向类添加任何方法一样向派生类添加新方法:只需定义它。

2.1、初始化基类

必须正确初始化基类子对象，而且只有一种方法可以保证这一点 : 通过调用基类构造函数在构造函数中执行初始化，该构造函数具有执行基类初始化所需的所有适当信息和特权。Java 自动在派生类构造函数中插入对基类构造函数的调用。

class Art {
  Art() {
    System.out.println("Art constructor");
  }
}

class Drawing extends Art {
  Drawing() {
    System.out.println("Drawing constructor");
  }
}

public class Cartoon extends Drawing {
  public Cartoon() {
    System.out.println("Cartoon constructor");
  }
  public static void main(String[] args) {
    Cartoon x = new Cartoon();
  }
}
/* Output:
Art constructor
Drawing constructor
Cartoon constructor
*/

2.2、带参构造函数

如果没有无参数的基类构造函数（当你编写了无参构造函数时，编译器不会自动为你创建无参构造函数），或者必须调用具有参数的基类构造函数，则必须使用 super 关键字和适当的参数列表显式地编写对基类构造函数的调用

3、委托

 class SpaceShipControls {
  void up(int velocity) {}
  void down(int velocity) {}
  void left(int velocity) {}
  void right(int velocity) {}
  void forward(int velocity) {}
  void back(int velocity) {}
  void turboBoost() {}
}
public class SpaceShipDelegation {
  private String name;
  private SpaceShipControls controls =
    new SpaceShipControls();
  public SpaceShipDelegation(String name) {
    this.name = name;
  }
  // Delegated methods:委托方法
  public void back(int velocity) {
    controls.back(velocity);
  }
  public void down(int velocity) {
    controls.down(velocity);
  }
  public void forward(int velocity) {
    controls.forward(velocity);
  }
  public void left(int velocity) {
    controls.left(velocity);
  }
  public void right(int velocity) {
    controls.right(velocity);
  }
  public void turboBoost() {
    controls.turboBoost();
  }
  public void up(int velocity) {
    controls.up(velocity);
  }
  public static void main(String[] args) {
    SpaceShipDelegation protector =
      new SpaceShipDelegation("NSEA Protector");
    protector.forward(100);
  }
}

4、结合组合与继承

尽管编译器强制你初始化基类，并要求你在构造函数的开头就初始化基类，但它并不监视你以确保你初始化了成员对象。注意类是如何干净地分离的。你甚至不需要方法重用代码的源代码。你最多只导入一个包。(这对于继承和组合都是正确的。)

4.1、保持适当的清理

始化和清理章节提到，你无法知道垃圾收集器何时会被调用，甚至它是否会被调用。因此，如果你想为类清理一些东西，必须显式地编写一个特殊的方法来完成它，并确保客户端程序员知道他们必须调用这个方法。最重要的是——正如在"异常"章节中描述的——你必须通过在 *finally *子句中放置此类清理来防止异常。

class Shape {
  Shape(int i) {
    System.out.println("Shape constructor");
  }
  void dispose() {
    System.out.println("Shape dispose");
  }
}

class Circle extends Shape {
  Circle(int i) {
    super(i);
    System.out.println("Drawing Circle");
  }
  @Override
  void dispose() {
    System.out.println("Erasing Circle");
    super.dispose();
  }
}

class Triangle extends Shape {
  Triangle(int i) {
    super(i);
    System.out.println("Drawing Triangle");
  }
  @Override
  void dispose() {
    System.out.println("Erasing Triangle");
    super.dispose();
  }
}

class Line extends Shape {
  private int start, end;
  Line(int start, int end) {
    super(start);
    this.start = start;
    this.end = end;
    System.out.println(
      "Drawing Line: " + start + ", " + end);
  }
  @Override
  void dispose() {
    System.out.println(
      "Erasing Line: " + start + ", " + end);
    super.dispose();
  }
}

public class CADSystem extends Shape {
  private Circle c;
  private Triangle t;
  private Line[] lines = new Line[3];
  public CADSystem(int i) {
    super(i + 1);
    for(int j = 0; j < lines.length; j++)
      lines[j] = new Line(j, j*j);
    c = new Circle(1);
    t = new Triangle(1);
    System.out.println("Combined constructor");
  }
  @Override
  public void dispose() {
    System.out.println("CADSystem.dispose()");
    // The order of cleanup is the reverse
    // of the order of initialization:
    t.dispose();
    c.dispose();
    for(int i = lines.length - 1; i >= 0; i--)
      lines[i].dispose();
    super.dispose();
  }
  public static void main(String[] args) {
    CADSystem x = new CADSystem(47);
    try {
      // Code and exception handling...
    } finally {
      x.dispose();
    }
  }
}
/* Output:
Shape constructor
Shape constructor
Drawing Line: 0, 0
Shape constructor
Drawing Line: 1, 1
Shape constructor
Drawing Line: 2, 4
Shape constructor
Drawing Circle
Shape constructor
Drawing Triangle
Combined constructor
CADSystem.dispose()
Erasing Triangle
Shape dispose
Erasing Circle
Shape dispose
Erasing Line: 2, 4
Shape dispose
Erasing Line: 1, 1
Shape dispose
Erasing Line: 0, 0
Shape dispose
Shape dispose
*/

还必须注意基类和成员对象清理方法的调用顺序，以防一个子对象依赖于另一个子对象。首先，按与创建的相反顺序执行特定于类的所有清理工作。(一般来说，这要求基类元素仍然是可访问的。) 然后调用基类清理方法。

除了内存回收外，你不能依赖垃圾收集来做任何事情。如果希望进行清理，可以使用自己的清理方法，不要使用 finalize()。

4.2、名称隐藏

如果 Java 基类的方法名多次重载，则在派生类中重新定义该方法名不会隐藏任何基类版本。不管方法是在这个级别定义的，还是在基类中定义的，重载都会起作用。

5、组合与继承的选择

• 当你想在新类中包含一个已有类的功能时，使用组合，而非继承。也就是说，在新类中嵌入一个对象（通常是私有的），以实现其功能。新类的使用者看到的是你所定义的新类的接口，而非嵌入对象的接口。

有时让类的用户直接访问到新类中的组合成分是有意义的。只需将成员对象声明为 public 即可（可以把这当作“半委托”的一种）。

// reuse/Car.java
// Composition with public objects
class Engine {
    public void start() {}
    public void rev() {}
    public void stop() {}
}

class Wheel {
    public void inflate(int psi) {}
}

class Window {
    public void rollup() {}
    public void rolldown() {}
}

class Door {
    public Window window = new Window();

    public void open() {}
    public void close() {}
}

public class Car {
    public Engine engine = new Engine();
    public Wheel[] wheel = new Wheel[4];
    public Door left = new Door(), right = new Door(); // 2-door

    public Car() {
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            wheel[i] = new Wheel();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car();
        car.left.window.rollup();
        car.wheel[0].inflate(72);
    }
}

因为在这个例子中 car 的组合也是问题分析的一部分（不是底层设计的部分），所以声明成员为 public 有助于客户端程序员理解如何使用类，且降低了类创建者面临的代码复杂度。但是，记住这是一个特例。通常来说，属性还是应该声明为 private。

• 当使用继承时，使用一个现有类并开发出它的新版本。通常这意味着使用一个通用类，并为了某个特殊需求将其特殊化。

“是一个”的关系是用继承来表达的，而“有一个“的关系则用组合来表达。

6、protected

想把一个事物尽量对外界隐藏，而允许派生类的成员访问。

关键字 protected 就起这个作用。它表示“就类的用户而言，这是 private 的。但对于任何继承它的子类或在同一包中的类，它是可访问的。”（protected 也提供了包访问权限）

尽管可以创建 protected 属性，但是最好的方式是将属性声明为 private 以一直保留更改底层实现的权利。