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7 设计模式原则之合成复用原则

article 2024/11/24 20:45:36

一、什么是合成复用原则？

1.定义：

要尽量使用对象组合（组合关系）来实现代码复用，而不是通过类继承（继承关系）来实现。

2.继承 vs. 组合

继承是一种“强耦合”的关系，子类会受父类的影响（例如当父类修改时，子类可能需要跟着修改）。
组合则是一种“弱耦合”的关系，通过在类中包含其他对象来实现功能的扩展。

3.合成复用原则的优点

降低耦合性：组合关系让类之间的依赖变得更加松散。
提高灵活性：组合比继承更容易应对需求变化。
增强可维护性：修改或扩展功能时，可以针对组合对象进行调整，而不必修改现有类。

二、为什么需要合成复用原则？

在使用继承的过程中，虽然能快速实现代码复用，但也会带来以下问题：

继承违背了封装性：子类直接依赖于父类的实现细节，父类的任何变化都会影响子类。
继承缺乏灵活性：继承是一种“静态”的关系，一旦继承关系确定，就无法动态更改父类的功能。
可能造成类爆炸：当继承层级过深时，会导致系统变得复杂，难以维护。

通过使用对象组合，可以动态地组合对象的行为，避免继承带来的问题，从而更灵活地实现代码复用。

三、代码举例

1.使用继承实现代码复用

以下代码展示了使用继承实现代码复用的情况：

// 基础车辆类
public class Vehicle {
    public void move() {
        System.out.println("Vehicle is moving");
    }
}

// 汽车类
public class Car extends Vehicle {
    public void startEngine() {
        System.out.println("Car engine started");
    }
}

// 飞机类
public class Airplane extends Vehicle {
    public void fly() {
        System.out.println("Airplane is flying");
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car();
        car.move();
        car.startEngine();

        Airplane airplane = new Airplane();
        airplane.move();
        airplane.fly();
    }
}

2.问题分析

过度依赖继承：Car 和 Airplane 都继承了 Vehicle 类。虽然它们可以共享 move() 方法，但继承使它们和 Vehicle 紧耦合。
缺乏灵活性：如果 Vehicle 类中新增了其他方法（比如 sail()），可能会导致 Car 和 Airplane 类也继承了不需要的功能。
扩展困难：当我们需要为某些特殊车辆添加功能时，可能需要再创建更多的子类，造成类爆炸。

3.应用合成复用原则的例子

使用组合重构代码，将车辆的通用功能封装到独立的类中。

// 通用的移动功能
public class Moveable {
    public void move() {
        System.out.println("Moving...");
    }
}

// 通用的飞行功能
public class Flyable {
    public void fly() {
        System.out.println("Flying...");
    }
}

// 通用的引擎功能
public class Engine {
    public void start() {
        System.out.println("Engine started");
    }
}

// 汽车类，使用组合实现功能
public class Car {
    private Moveable moveable;
    private Engine engine;

    public Car() {
        this.moveable = new Moveable();
        this.engine = new Engine();
    }

    public void move() {
        moveable.move();
    }

    public void startEngine() {
        engine.start();
    }
}

// 飞机类，使用组合实现功能
public class Airplane {
    private Moveable moveable;
    private Flyable flyable;

    public Airplane() {
        this.moveable = new Moveable();
        this.flyable = new Flyable();
    }

    public void move() {
        moveable.move();
    }

    public void fly() {
        flyable.fly();
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car();
        car.startEngine();
        car.move();

        Airplane airplane = new Airplane();
        airplane.move();
        airplane.fly();
    }
}

4.改进分析

弱耦合：Car 和 Airplane 通过组合的方式使用 Moveable、Flyable 和 Engine 对象，它们之间的关系松散，修改任何一个类不会影响其他类。
高内聚：每个类职责明确。Moveable 专注于移动，Flyable 专注于飞行，Engine 专注于引擎启动，符合单一职责原则。
灵活性增强：我们可以轻松组合不同的功能。比如，为船只创建一个类时，只需组合 Moveable 和其他功能类即可，无需修改现有类。

四、总结

合成复用原则是一种提高代码复用性和灵活性的重要设计原则。通过优先使用组合而非继承，可以让代码更易于扩展和维护。

原则对比

继承	组合
强耦合，子类依赖于父类	弱耦合，类之间通过组合实现
不灵活，父类变动会影响子类	灵活，可动态更换组合关系
适用于“是一个”的关系	适用于“有一个”的关系