继承是代码复用的最佳方案吗？

Posted 2023-01-14 JavaEdge.

继承，一个父类可有许多个子类。父类就是把一些公共代码放进去，之后在实现其他子类时，少写一些代码。

代码复用，很多人觉得继承就是绝佳方案。若把继承理解成代码复用，更多是站在子类角度向上看。在客户端代码使用时，面对的是子类，这种继承叫实现继承：

Child object = new Child();

还有一种看待继承的角度：从父类往下看，客户端使用时，面对的是父类，这种继承叫接口继承：

Parent object = new Child();

但接口继承更多和多态相关。本文主要讨论实现继承。

不推荐实现继承：

• 继承很宝贵，Java只支持单继承
  一个类只能有一个父类，一旦继承的位置被实现继承占据，再想做接口继承就难了
• 实现继承通常也是一种受程序设计语言局限的思维方式
  很多语言，不使用继承，也有代码复用方案

1 案例

产品报表服务，其中的某服务：查询产品信息。该查询过程通用，别的服务也可用。所以，我把它放父类以复用：

class BaseService 
  // 获取相应产品信息
  protected List<Product> getProducts(List<String> product) 
    ...
  


// 生成报表服务
class ReportService extends BaseService 
  public void report() 
    List<Product> product = getProduct(...);
    // 生成报表
    ...
  

ReportService没有继承任何类，但也可复用代码，即ProductFetcher模块。
这样，若我需要有个获取产品信息的地方，它不必非得是个服务，我无需继承任何类。

获取产品信息、生成报表是两件事，只是因为在生成报表过程，需要获取产品信息，所以，它有个基类。

不用继承的实现：

class ProductFetcher 
  // 获取相应的产品信息
  public List<Product> getProducts(List<String> product) 
    ...
  


// 生成报表服务
class ReportService 

  private ProductFetcher fetcher;
  
  public void report() 
    List<Product> product = fetcher.getProducts(...);
    // 生成报表
    ...
  

这就是组合：ReportService里组合一个ProductFetcher。
设计通用原则：组合优于继承。即若一个方案既能用组合实现，也能用继承实现，那就用组合。

所以，要写继承以实现代码复用时，问问自己，这是接口继承，还是实现继承？
若是实现继承，是不是可以写成组合？

2 面向组合编程

可以组合的根因：获取产品信息、生成报表服务本是两件事（分离关注点）。
你要是看出是两件事了，就不会把它们放一起。

分解是设计的第一步，分解粒度越小越好。当可分解出多个关注点，每个关注点就是个独立类。最终类由这一个个小类组合而得，即面向组合编程。按面向组合思维：为增加复杂度，增加一个报表生成器（ReportGenerator），在获取产品信息后，生成报表：

class ReportService 

  private ProductFetcher fetcher;
  
  private ReportGenerator generator;
  
  public void report() 
    List<Product> product = fetcher.getProducts(...);
    // 生成报表
    generator.generate(product);
  

OOP面向的是“对象”，不是类！很多程序员习惯把对象理解成类的附属品，但在Alan Kay的理解中，对象本身就是独立个体。所以，有些语言支持直接在对象操作。

现在，想给报表服务新增接口：处理产品信息。这样的处理只会影响这里的一个对象，而同样是这个ReportService的其他实例，则完全不受影响。

• 好处
  不必写那么多类，根据需要，在程序运行时组合出不同对象。

Java只有类这种组织方式，所以，很多有差异的概念只能用类这一个概念表示，思维受到限制，不同语言则提供不同的表现形式，让概念更加清晰。

前面只是面向组合编程在思考方式的转变，现在看设计差异。

3 案例

字体类（Font）需求：支持加粗、下划线、斜体（Italic），且能任意组合。

3.1 继承

需8个类：

3.2 组合

字体类（Font）只需三个独立维度：是否加粗、下划线、斜体。
若再来一种需求，变成4种，采用继承，类数量膨胀到16个，而组合只需再增加一个维度。把一个M*N问题，设计转成M+N。

Java在面向组合编程方面能力较弱，但Java在尝试不同方案。早期尝试有Qi4j，后来Java 8加入default method，在一定程度上也可支持面向组合编程。

4 DCI

继承是OOP原则之一，但编码实践中能用组合尽量使用组合。
DCI也是一种编码规范，对OOP的一种补充，核心思想也是关注点分离。

DCI是对象的Data数据, 对象使用的Context场景, 对象的Interaction交互行为三者简称， 是一种特别关注行为的模式（可对应GoF行为模式），而MVC模式是一种结构性模式，DCI可使用演员场景表演来解释，某实体在某场景中扮演包公，实施包公升堂行为；典型事例是银行帐户转帐，转帐这行为按DDD很难划分到帐号对象，它是跨两个帐号实例之间的行为，可看成是帐号这个实体（PPT，见四色原型）在转帐这个场景，实施了钞票划转行为，这种新角度更贴近需求和自然，结合四色原型 DDD和DCI可以一步到位将需求更快地分解落实为可运行的代码，是国际上软件领域的一场革命。 摘自 https://www.jdon.com/dci.html

5 总结

组合优于继承。 复用方式背后的编程思想：面向组合编程。它给我们提供了一个不同的视角，但支撑面向组合编程的是分离关注点。将不同关注点分离，每个关注点成为一个模块，在需要时组装。面向组合编程，在设计本身上有很多优秀地方，可降低程序复杂度，更是思维转变。

参考

• https://www.infoq.cn/article/2007/11/qi4j-intro
• https://en.wikipedia.org/wiki/Data,_context_and_interaction