java 中复合机制的实例详解

2023-09-25 01:44:08 145

java中复合机制的实例详解

继承的缺陷

继承的缺陷是由它过于强大的功能所导致的。继承使得子类依赖于超类的实现，从这一点来说，就不符合封装的原则。
一旦超类随着版本的发布而有所变化，子类就有可能遭到破坏，即使它的代码完全没有改变。

为了说明的更加具体，假设我们现在程序中使用到了HashSet，我们需要增加一个功能，去统计这个HashSet自创建以来一共曾经添加过多少元素。

在还不知道继承的缺陷的情况下，我们设计了一个类，继承了HashSet，添加了一个属性addCount来进行统计，并且复写了add和addAll方法，在方法里面修改addCount的值，

代码如下：

publicclassInstrumentedHashSetextendsHashSet{
//Thenumberofattemptedelementinsertions
privateintaddCount=0;

publicInstrumentedHashSet(){
}

publicInstrumentedHashSet(intinitCap,floatloadFactor){
super(initCap,loadFactor);
}

@Overridepublicbooleanadd(Ee){
addCount++;
returnsuper.add(e);
}

@OverridepublicbooleanaddAll(Collectionc){
addCount+=c.size();
returnsuper.addAll(c);
}

publicintgetAddCount(){
returnaddCount;
}

}

这个类看起了合情合理，但是它并不能正常工作，执行这段代码：

publicstaticvoidmain(String[]args){
InstrumentedHashSets=
newInstrumentedHashSet();
s.addAll(Arrays.asList("Snap","Crackle","Pop"));
System.out.println(s.getAddCount());//expect3but6
}

因为只插入了三个元素，我们期望getAddCount方法应该返回3，然后事实却是返回6，哪里出错了？

其实，在HashSet内部，addAll方法是基于add方法来实现的，因此，使用addAll添加三个元素，会调用一次addAll，三次add。
再看看我们复写的方法，也就明白为什么getAddCount返回6了。

当然，你会说，既然HashSet是这样实现的，那么我们就不要复写addAll方法就行了。是的，没错。

但是这样虽然可以正常工作，但是它的正确性却依赖于这样的事实：HashSet的addll方法是在add方法上实现的。

一旦超类修改了实现细节，我们的功能就会有可能受影响。

总的来说，继承存在三个天然缺陷，这些缺陷会导致软件非常脆弱：

1）子类如果调用了父类的方法，那么就会对父类形成依赖，一旦父类做了改动，子类就很可能不能正常工作。
2）如果父类新增了方法，而子类恰好已经提供了一个签名相同但是返回值不同的方法，那么子类将无法通过编译。
3）在不应该继承的时候使用继承，会暴露不必要的API给子类。这一点，Java平台就犯过错，典型的例子就是Properties继承了HashTable，这是不合理的，属性列表不是散列表，但是Java代码里的Properties却继承了HashTable，导致用户创建Properties实例后，有put和setProperties两个方法，有get和getProperties两个方法，而put和get方法是不应该给用户暴露的。
因为在Properties里，key和value都应该是String，而HashMap可以是其他类型甚至是对象。

publicclassTestProperty{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Propertiesproperties=newProperties();
properties.setProperty("aaa","aaa");
properties.put("aaa",newTestPropertyObj());
System.out.println(properties.getProperty("aaa"));//null
System.out.println(properties.get("aaa"));//com.hzy.effjava.chp3.item16.TestProperty$TestPropertyObj@5f4fcc96
}
staticclassTestPropertyObj{

}
}

复合继承的替代方案

上一节讲了继承的缺陷，这一节就让我们来看看解决这个问题的方案——复合。

首先我们需要一个持有Set对象的一个类，这个类实现了Set接口，实现方法里调用了所持有的Set对象的对应的方法，因此我们也叫它转发类：

publicclassForwardingSetimplementsSet{
privatefinalSets;
publicForwardingSet(Sets){this.s=s;}

publicvoidclear(){s.clear();}
publicbooleancontains(Objecto){returns.contains(o);}
publicbooleanisEmpty(){returns.isEmpty();}
publicintsize(){returns.size();}
publicIteratoriterator(){returns.iterator();}
publicbooleanadd(Ee){returns.add(e);}
publicbooleanremove(Objecto){returns.remove(o);}
publicbooleancontainsAll(Collectionc)
{returns.containsAll(c);}
publicbooleanaddAll(Collectionc)
{returns.addAll(c);}
publicbooleanremoveAll(Collectionc)
{returns.removeAll(c);}
publicbooleanretainAll(Collectionc)
{returns.retainAll(c);}
publicObject[]toArray(){returns.toArray();}
publicT[]toArray(T[]a){returns.toArray(a);}
@Overridepublicbooleanequals(Objecto)
{returns.equals(o);}
@OverridepublicinthashCode(){returns.hashCode();}
@OverridepublicStringtoString(){returns.toString();}
}

接着，我们就可以设计具有统计功能的类了，只需要去继承我们刚刚创建的转发类，然后统计的逻辑代码的编写即可：

publicclassInstrumentedSetextendsForwardingSet{
privateintaddCount=0;

publicInstrumentedSet(Sets){
super(s);
}

@Overridepublicbooleanadd(Ee){
addCount++;
returnsuper.add(e);
}
@OverridepublicbooleanaddAll(Collectionc){
addCount+=c.size();
returnsuper.addAll(c);
}
publicintgetAddCount(){
returnaddCount;
}

publicstaticvoidmain(String[]args){
InstrumentedSets=
newInstrumentedSet(newHashSet());
s.addAll(Arrays.asList("Snap","Crackle","Pop"));
System.out.println(s.getAddCount());
}
}

这样的实现方式，避免了上一节讲的所有问题，由于不使用继承，它不依赖于超类的实现逻辑，也不用担心超类新增新的方法对我们的影响。

而且这样写还有一个好处，这个类可以给所有实现了Set接口的类添加统计功能，而不仅仅是HashSet，还包括TreeSet等其他Set。

其实，这就是装饰模式，InstrumentedSet对Set进行了修饰，给它增加了计数属性。

总结

继承会破坏类的封装性，导致子类非常脆弱，容易受到破坏。

使用复合的方式，对超类进行修饰，使得子类更加的健壮，同时功能更加强大。

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