為什么Java中繼承多數(shù)是有害的

2020-03-24 18:52:34

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

大多數(shù)好的設(shè)計(jì)者象躲避瘟疫一樣來避免使用實(shí)現(xiàn)繼承(extends 關(guān)系)。實(shí)際上80%的代碼應(yīng)該完全用interfaces寫，而不是通過extends?！?a href='http://www.49028c.com/tag/javajiexi_11110_1.html' target='_blank'>Java設(shè)計(jì)模式”一書詳細(xì)闡述了怎樣用接口繼承代替實(shí)現(xiàn)繼承。這篇文章描述設(shè)計(jì)者為什么會(huì)這么作。

Extends是有害的；也許對(duì)于Charles Manson這個(gè)級(jí)別的不是，但是足夠糟糕的它應(yīng)該在任何可能的時(shí)候被避開?！癑AVA設(shè)計(jì)模式”一書花了很大的部分討論用interface繼承代替實(shí)現(xiàn)繼承。

好的設(shè)計(jì)者在他的代碼中，大部分用interface，而不是具體的基類。本文討論為什么設(shè)計(jì)者會(huì)這樣選擇，并且也介紹一些基于interface的編程基礎(chǔ)。

接口（Interface）和類（Class）?

一次，我參加一個(gè)Java用戶組的會(huì)議。在會(huì)議中，Jams Gosling（Java之父）做發(fā)起人講話。在那令人難忘的Q&A部分中，有人問他：“如果你重新構(gòu)造Java，你想改變什么？”?！拔蚁霋仐?a href='http://www.49028c.com/tag/class_1248_1.html' target='_blank'>classes”他回答。在笑聲平息后，它解釋說，真正的問題不是由于class本身，而是實(shí)現(xiàn)繼承(extends) 關(guān)系。接口繼承（implements關(guān)系）是更好的。你應(yīng)該盡可能的避免實(shí)現(xiàn)繼承。

失去了靈活性

為什么你應(yīng)該避免實(shí)現(xiàn)繼承呢？第一個(gè)問題是明確的使用具體類名將你固定到特定的實(shí)現(xiàn)，給底層的改變增加了不必要的困難。

在當(dāng)前的敏捷編程方法中，核心是并行的設(shè)計(jì)和開發(fā)的概念。在你詳細(xì)設(shè)計(jì)程序前，你開始編程。這個(gè)技術(shù)不同于傳統(tǒng)方法的形式----傳統(tǒng)的方式是設(shè)計(jì)應(yīng)該在編碼開始前完成----但是許多成功的項(xiàng)目已經(jīng)證明你能夠更快速的開發(fā)高質(zhì)量代碼，相對(duì)于傳統(tǒng)的按部就班的方法。但是在并行開發(fā)的核心是主張靈活性。你不得不以某一種方式寫你的代碼以至于最新發(fā)現(xiàn)的需求能夠盡可能沒有痛苦的合并到已有的代碼中。

勝于實(shí)現(xiàn)你也許需要的特征，你只需實(shí)現(xiàn)你明確需要的特征，而且適度的對(duì)變化的包容。如果你沒有這種靈活，并行的開發(fā)，那簡直不可能。

對(duì)于Inteface的編程是靈活結(jié)構(gòu)的核心。為了說明為什么，讓我們看一下當(dāng)使用它們的時(shí)候，會(huì)發(fā)生什么?？紤]下面的代碼：

f()
{
LinkedList list = new LinkedList();
//...
g( list );
}

g( LinkedList list )
{
list.add( ... );
g2( list )
}

假設(shè)一個(gè)對(duì)于快速查詢的需求被提出，以至于這個(gè)LinkedList不能夠解決。你需要用HashSet來代替它。在已有代碼中，變化不能夠局部化，因?yàn)槟悴粌H僅需要修改f()也需要修改g()（它帶有LinkedList參數(shù)），并且還有g(shù)()把列表傳遞給的任何代碼。象下面這樣重寫代碼:

f()
{
Collection list = new LinkedList();
//...
g( list );
}

g( Collection list )
{
list.add( ... );
g2( list )
}

這樣修改Linked list成hash，可能只是簡單的用new HashSet()代替new LinkedList()。就這樣。沒有其他的需要修改的地方。

作為另一個(gè)例子，比較下面兩段代碼：

f()
{
Collection c = new HashSet();
//...
g( c );
}

g( Collection c )
{
for( Iterator i = c.iterator(); i.hasNext() )
do_something_with( i.next() );
}

和

f2()
{
Collection c = new HashSet();
//...
g2( c.iterator() );
}

g2( Iterator i )
{
while( i.hasNext() )
do_something_with( i.next() );
}

g2()方法現(xiàn)在能夠遍歷Collection的派生，就像你能夠從Map中得到的鍵值對(duì)。事實(shí)上，你能夠?qū)慽terator，它產(chǎn)生數(shù)據(jù)，代替遍歷一個(gè)Collection。你能夠?qū)慽terator，它從測試的框架或者文件中得到信息。這會(huì)有巨大的靈活性。

耦合

對(duì)于實(shí)現(xiàn)繼承，一個(gè)更加關(guān)鍵的問題是耦合---令人煩躁的依賴，就是那種程序的一部分對(duì)于另一部分的依賴。全局變量提供經(jīng)典的例子，證明為什么強(qiáng)耦合會(huì)引起麻煩。例如，如果你改變?nèi)肿兞康念愋?，那么所有用到這個(gè)變量的函數(shù)也許都被影響，所以所有這些代碼都要被檢查，變更和重新測試。而且，所有用到這個(gè)變量的函數(shù)通過這個(gè)變量相互耦合。也就是，如果一個(gè)變量值在難以使用的時(shí)候被改變，一個(gè)函數(shù)也許就不正確的影響了另一個(gè)函數(shù)的行為。這個(gè)問題顯著的隱藏于多線程的程序。

作為一個(gè)設(shè)計(jì)者，你應(yīng)該努力最小化耦合關(guān)系。你不能一并消除耦合，因?yàn)閺囊粋€(gè)類的對(duì)象到另一個(gè)類的對(duì)象的方法調(diào)用是一個(gè)松耦合的形式。你不可能有一個(gè)程序，它沒有任何的耦合。然而，你能夠通過遵守OO規(guī)則，最小化一定的耦合（最重要的是，一個(gè)對(duì)象的實(shí)現(xiàn)應(yīng)該完全隱藏于使用他的對(duì)象）。例如，一個(gè)對(duì)象的實(shí)例變量（不是常量的成員域），應(yīng)該總是private。我意思是某段時(shí)期的，無例外的，不斷的。（你能夠偶爾有效地使用protected方法，但是protected實(shí)例變量是可憎的事）同樣的原因你應(yīng)該不用get/set函數(shù)---他們對(duì)于是一個(gè)域公用只是使人感到過于復(fù)雜的方式（盡管返回修飾的對(duì)象而不是基本類型值的訪問函數(shù)是在某些情況下是由原因的，那種情況下，返回的對(duì)象類是一個(gè)在設(shè)計(jì)時(shí)的關(guān)鍵抽象）。

這里，我不是書生氣。在我自己的工作中，我發(fā)現(xiàn)一個(gè)直接的相互關(guān)系在我OO方法的嚴(yán)格之間，快速代碼開發(fā)和容易的代碼實(shí)現(xiàn)。無論什么時(shí)候我違反中心的OO原則，如實(shí)現(xiàn)隱藏，我結(jié)果重寫那個(gè)代碼（一般因?yàn)榇a是不可調(diào)試的）。我沒有時(shí)間重寫代碼，所以我遵循那些規(guī)則。我關(guān)心的完全實(shí)用?我對(duì)干凈的原因沒有興趣。脆弱的基類問題

現(xiàn)在，讓我們應(yīng)用耦合的概念到繼承。在一個(gè)用extends的繼承實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中，派生類是非常緊密的和基類耦合，當(dāng)且這種緊密的連接是不期望的。設(shè)計(jì)者已經(jīng)應(yīng)用了綽號(hào)“脆弱的基類問題”去描述這個(gè)行為?；A(chǔ)類被認(rèn)為是脆弱的是，因?yàn)槟阍诳雌饋戆踩那闆r下修改基類，但是當(dāng)從派生類繼承時(shí)，新的行為也許引起派生類出現(xiàn)功能紊亂。你不能通過簡單的在隔離下檢查基類的方法來分辨基類的變化是安全的；而是你也必須看（和測試）所有派生類。而且，你必須檢查所有的代碼，它們也用在基類和派生類對(duì)象中，因?yàn)檫@個(gè)代碼也許被新的行為所打破。一個(gè)對(duì)于基礎(chǔ)類的簡單變化可能導(dǎo)致整個(gè)程序不可操作。

讓我們一起檢查脆弱的基類和基類耦合的問題。下面的類extends了Java的ArrayList類去使它像一個(gè)stack來運(yùn)轉(zhuǎn)：

class Stack extends ArrayList
{
private int stack_pointer = 0;

public void push( Object article )
{
add( stack_pointer++, article );
}

public Object pop()
{
return remove( --stack_pointer );
}

public void push_many( Object[] articles )
{
for( int i = 0; i articles.length; ++i )
push( articles[i] );
}
}

甚至一個(gè)象這樣簡單的類也有問題。思考當(dāng)一個(gè)用戶平衡繼承和用ArrayList的clear()方法去彈出堆棧時(shí)：

Stack a_stack = new Stack();
a_stack.push("1");
a_stack.push("2");
a_stack.clear();

這個(gè)代碼成功編譯，但是因?yàn)榛惒恢狸P(guān)于stack指針堆棧的情況,這個(gè)stack對(duì)象當(dāng)前在一個(gè)未定義的狀態(tài)。下一個(gè)對(duì)于push（）調(diào)用把新的項(xiàng)放入索引2的位置。（stack_pointer的當(dāng)前值），所以stack有效地有三個(gè)元素-下邊兩個(gè)是垃圾。（Java的stack類正是有這個(gè)問題，不要用它）.

對(duì)這個(gè)令人討厭的繼承的方法問題的解決辦法是為Stack覆蓋所有的ArrayList方法，那能夠修改數(shù)組的狀態(tài)，所以覆蓋正確的操作Stack指針或者拋出一個(gè)例外。(removeRange()方法對(duì)于拋出一個(gè)例外一個(gè)好的候選方法)。

這個(gè)方法有兩個(gè)缺點(diǎn)。第一，如果你覆蓋了所有的東西，這個(gè)基類應(yīng)該真正的是一個(gè)interface，而不是一個(gè)class。如果你不用任何繼承方法，在實(shí)現(xiàn)繼承中就沒有這一點(diǎn)。第二，更重要的是，你不能夠讓一個(gè)stack支持所有的ArrayList方法。例如，令人煩惱的removeRange()沒有什么作用。唯一實(shí)現(xiàn)無用方法的合理的途徑是使它拋出一個(gè)例外，因?yàn)樗鼞?yīng)該永遠(yuǎn)不被調(diào)用。這個(gè)方法有效的把編譯錯(cuò)誤成為運(yùn)行錯(cuò)誤。不好的方法是，如果方法只是不被定義，編譯器會(huì)輸出一個(gè)方法未找到的錯(cuò)誤。如果方法存在，但是拋出一個(gè)例外，你只有在程序真正的運(yùn)行時(shí)，你才能夠發(fā)現(xiàn)調(diào)用錯(cuò)誤。

對(duì)于這個(gè)基類問題的一個(gè)更好的解決辦法是封裝數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)代替用繼承。這是新的和改進(jìn)的Stack的版本：

class Stack
{
private int stack_pointer = 0;
private ArrayList the_data = new ArrayList();

public void push( Object article )
{
the_data.add( stack_poniter++, article );
}

public Object pop()
{
return the_data.remove( --stack_pointer );
}

public void push_many( Object[] articles )
{
for（ int i = 0; i o.length; ++i ）
push( articles[i] );
}
}

到現(xiàn)在為止，一直都不錯(cuò)，但是考慮脆弱的基類問題，我們說你想要在stack創(chuàng)建一個(gè)變量，用它在一段周期內(nèi)跟蹤最大的堆棧尺寸。一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)也許象下面這樣:

class Monitorable_stack extends Stack
{
private int high_water_mark = 0;
private int current_size;

public void push( Object article )
{
if( ++current_size high_water_mark )
high_water_mark = current_size;
super.push( article );
}

publish Object pop()
{
--current_size;
return super.pop();
}

public int maximum_size_so_far()
{
return high_water_mark;
}
}

這個(gè)新類運(yùn)行的很好，至少是一段時(shí)間。不幸的是，這個(gè)代碼發(fā)掘了一個(gè)事實(shí)，push_many()通過調(diào)用push()來運(yùn)行。首先，這個(gè)細(xì)節(jié)看起來不是一個(gè)壞的選擇。它簡化了代碼，并且你能夠得到push()的派生類版本，甚至當(dāng)Monitorable_stack通過Stack的參考來訪問的時(shí)候，以至于high_water_mark能夠正確的更新。html教程

鄭重聲明：本文版權(quán)歸原作者所有，轉(zhuǎn)載文章僅為傳播更多信息之目的，如作者信息標(biāo)記有誤，請第一時(shí)間聯(lián)系我們修改或刪除，多謝。

上一篇：Java中基于Aspectwerkz的AOP

下一篇：搭建java WEB開發(fā)環(huán)境和應(yīng)用