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Effective Java - 复合模式优于继承

时间:2015-01-23 19:56:23      阅读:186      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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继承是实现代码重用的方法之一,但使用不当则会导致诸多问题。


继承会破坏封装性,对一个具体类进行跨包访问级别的继承很危险。
即,子类依赖父类的实现细节。
如果父类的实现细节发生变化,子类则可能遭到破坏。


举个例子,扩展HashSet,记录HashSet实例创建以来一共进行了多少次添加元素的操作。
HashSet有两个添加元素的方法——add(E e)和addAll(Collection<? extends E> c)。
那就覆盖这两个方法,在添加操作执行前记录次数:

public class InstrumentedHashSet<E> extends HashSet<E> {
    // The number of attempted element insertions
    private int addCount = 0;

    public InstrumentedHashSet() {
    }

    public InstrumentedHashSet(int initCap, float loadFactor) {
        super(initCap, loadFactor);
    }

    @Override
    public boolean add(E e) {
        addCount++;
        return super.add(e);
    }

    @Override
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        addCount += c.size();
        return super.addAll(c);
    }

    public int getAddCount() {
        return addCount;
    }
}


测试一下,通过addAll方法添加3个元素:

public static void main(String[] args) {
    InstrumentedHashSet<String> s = new InstrumentedHashSet<String>();
    s.addAll(Arrays.asList("Snap", "Crackle", "Pop"));
    System.out.println(s.getAddCount());
}

结果是: wKioL1PLrWjBf_fsAADIJ3WV64w978.jpg


导致这种结果的原因很简单。
参考AbstractCollection中的add(E e)和addAll(Collection<? extends E> c), add(E e)中只有一段throw new UnsupportedOperationException();
而addAll(Collection<? extends E> c)的文档注释中有这么一段话:

* <p>Note that this implementation will throw an
* <tt>UnsupportedOperationException</tt> unless <tt>add</tt> is
* overridden (assuming the specified collection is non-empty).

解决这个问题的方法很简单,只需要去掉覆盖的addAll方法即可。
但这样却不能解决根本问题,即HashSet的addAll方法不保证在以后的发行版本中不发生变化。
即,子类实现依赖父类实现,父类发生变化时子类遭到破坏。
也许我们可以覆盖父类方法重新实现,虽然解决问题,但这样费力不讨好,毫无意义。


另外,父类增加或者移除方法也会对子类产生影响。
举个例子,子类扩展了某个集合类,覆盖了所有添加元素的方法,在添加元素之前对元素进行检查,让所有元素满足某个条件。
如果在后来的版本中,父类增加了新的添加元素的方法,而子类没有覆盖该方法,导致非法元素添加到集合中。


反之,也有可能出现这种情况。
即便父类的实现没有问题,但也可以因为子类实现不当而破坏父类的约束。
比如,父类恰好增加了和子类相同签名和返回类型的方法。


于是,为了应对这些情况,可以使用复合模式(composition)代替继承。
即,在一个forwarding class中增加一个private field引用现有类的实例,forwarding class中的方法对应现有类的方法。
代码如下:

import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class ForwardingSet<E> implements Set<E> {
    private final Set<E> s;

    public ForwardingSet(Set<E> s) {
        this.s = s;
    }

    public void clear() {
        s.clear();
    }

    public boolean contains(Object o) {
        return s.contains(o);
    }

    public boolean isEmpty() {
        return s.isEmpty();
    }

    public int size() {
        return s.size();
    }

    public Iterator<E> iterator() {
        return s.iterator();
    }

    public boolean add(E e) {
        return s.add(e);
    }

    public boolean remove(Object o) {
        return s.remove(o);
    }

    public boolean containsAll(Collection<?> c) {
        return s.containsAll(c);
    }

    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        return s.addAll(c);
    }

    public boolean removeAll(Collection<?> c) {
        return s.removeAll(c);
    }

    public boolean retainAll(Collection<?> c) {
        return s.retainAll(c);
    }

    public Object[] toArray() {
        return s.toArray();
    }

    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        return s.toArray(a);
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        return s.equals(o);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return s.hashCode();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return s.toString();
    }
}


使用时直接继承forwarding class:

public class InstrumentedSet<E> extends ForwardingSet<E> {
    private int addCount = 0;

    public InstrumentedSet(Set<E> s) {
        super(s);
    }

    @Override
    public boolean add(E e) {
        addCount++;
        return super.add(e);
    }

    @Override
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        addCount += c.size();
        return super.addAll(c);
    }

    public int getAddCount() {
        return addCount;
    }
}


forwarding class通过Set接口提供了相应方法。
这种设计也有其灵活性,继承只能选择Set的某个特定实现,但使用复合我们可以选择任何接口实现。
比如:

public static void main(String[] args) {
    InstrumentedSet<String> s = new InstrumentedSet<String>(
            new HashSet<String>());
    s.addAll(Arrays.asList("Snap", "Crackle", "Pop"));
    System.out.println(s.getAddCount());
}


如何从继承和复合之间做出选择?
比较抽象的说法是,只有子类和父类确实存在"is-a"关系的时候使用继承,否则使用复合。
或者比较实际点的说法是,如果TypeB只需要TypeA的部分行为,则考虑使用复合。

Effective Java - 复合模式优于继承

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原文地址:http://www.cnblogs.com/Kavlez/p/4244865.html

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