軟件設計原則----合成/聚合複用原則（CARP）

“要儘量使用合成/聚合，儘量不要使用繼承。”

陳述：

在一個新的對象裏面使用一些已有的對象，使之成爲新對象的一部分，新對象通過向這些對象的委派達到複用已有功能的目的。

引入：

如我們所知，在面向對象設計裏，不同環境中複用已有設計和實現的基本方法：

1. 繼承。
2. 合成/聚合。

1、繼承複用

繼承複用通過擴展一個已有對象的實現來得到新的功能，基類明顯地捕獲共同的屬性和方法，而子類通過增加新的屬性和方法來擴展超類的實現。繼承是類型的複用。

繼承複用的優點：

• 新的實現較爲容易，因爲超類的大部分功能可通過繼承關係自動進入子類；
• 修改或擴展繼承而來的實現較爲容易。

繼承複用的缺點：

• 繼承複用破壞封裝，因爲繼承將超類的實現細節暴露給子類。“白箱”複用；
• 如果超類的實現發生改變，那麼子類的實現也不得不發生改變。
• 從超類繼承而來的實現是靜態的，不可能再運行時間內發生改變，因此沒有足夠的靈活性。

2、合成/聚合複用

由於合成/聚合可以將已有的對象納入到新對象中，使之成爲新對象的一部分，因此新的對象可以調用已有對象的功能，

其優點在於：

• 新對象存取成分對象的唯一方法是通過成分對象的接口；
• 成分對象的內部細節對新對象不可見。 “黑箱”複用；
• 該複用支持封裝。
• 該複用所需的依賴較少。
• 每一個新的類可將焦點集中在一個任務上。
• 該複用可在運行時間內動態進行，新對象可動態引用於成分對象類型相同的對象。

 缺點：

• 通過這種複用建造的系統會有較多的對象需要管理。
• 爲了能將多個不同的對象作爲組合塊（composition block）來使用，必須仔細地對接口進行定義。 

 要正確的選擇合成/複用和繼承，必須透徹地理解里氏替換原則和Coad法則。

Coad法則由Peter Coad提出，總結了一些什麼時候使用繼承作爲複用工具的條件。 Coad法則：

只有當以下Coad條件全部被滿足時，才應當使用繼承關係：

1. 子類是超類的一個特殊種類，而不是超類的一個角色。區分“Has-A”和“Is-A”。只有“Is-A”關係才符合繼承關係，“Has-A”關係應當用聚合來描述。 
2. 永遠不會出現需要將子類換成另外一個類的子類的情況。如果不能肯定將來是否會變成另外一個子類的話，就不要使用繼承。 
3. 子類具有擴展超類的責任，而不是具有置換掉（override）或註銷掉（Nullify）超類的責任。如果一個子類需要大量的置換掉超類的行爲，那麼這個類就不應該是這個超類的子類。 
4. 只有在分類學角度上有意義時，纔可以使用繼承。不要從工具類繼承。 

錯誤地使用繼承而不是合成/聚合的一個常見原因是錯誤的把“Has-A”當成了“Is－A”。
“Is－A”代表一個類是另外一個類的一種；
“Has-A”代表一個類是另外一個類的一個角色，而不是另外一個類的特殊種類。 

例如：如果我們把“人”當成一個類，然後把“僱員”，“經理”，“學生”當成是“人”的子類。
錯誤在於把“角色”的等級結構和“人”的等級結構混淆了。“經理”，“僱員”，“學生”是一個人的角色，一個人可以同時擁有上述角色。如果按繼承來設計，那麼如果一個人是僱員，就不可能是經理，也不可能是學生，顯然不合理。
正確的設計是有個抽象類“角色”，“人”可以擁有多個“角色”（聚合），“僱員”，“經理”，“學生”是“角色”的子類。

注意：

里氏替換原則是繼承複用的基礎。
只有兩個類滿足里氏替換原則的時候，纔可能是“Is-A”關係。
如果兩個類是“Has-A”關係而非“Is-A”關係，但是設計成了繼承，那麼肯定違反里氏替換原則。

總結：

• 組合與繼承都是重要的複用方法
• 在OO開發的早期，繼承被過度地使用
• 隨着時間的發展，人們發現優先使用組合可以獲得複用性與簡單性更佳的設計
• 可以通過繼承，擴充（enlarge）可用的組合類集（the set of composable classes）
• 組合與繼承可以一起工作
• 基本法則是：優先使用對象組合，而非（類）繼承

參考資源：

《設計模式：可複用面向對象軟件的基礎》，ERICH GAMMA RICHARD HELM RALPH JOHNSON JOHN VLISSIDES著作，李英軍 馬曉星 蔡敏 劉建中譯，機械工業出版社，2005.6

《敏捷軟件開發：原則、模式與實踐》，Robert C. Martin著，鄧輝譯，清華大學出版社，2003.9

《設計模式解析》，Alan Shalloway等著（徐言聲譯），人民郵電出版社，2006.10