为什么更推荐使用组合而非继承关系？

前言

最近在看公司项目的代码，看到了大量的继承体系，而且还是继承了多层，维护、阅读都十分的困难。在查阅了一些资料以后，包括《Effective Java》一书中的第 16 条提到“组合优先于继承”。那继承到底会暴露什么问题呢？为什么更推荐优先使用组合呢？

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继承带来的问题

老实讲，项目中为什么大量使用继承，估计初版设计的人是想实现代码的复用，但是的确带来不少的问题。

继承是面向对象重要特性之一，语义上是表达 is-a的关系，但是它会破坏封装性。我们举个例子：

假设我们要设计一个关于鸟的类。我们将“鸟类”这样一个抽象的事物概念，定义为一个抽象类 AbstractBird，默认有eat吃东西的行为。所有更细分的鸟，比如麻雀、鸽子、鸵鸟等，都继承这个抽象类。

public class AbstractBird {    //... 省略其他属性和方法...    public void eat() { //... }}
// 鸵鸟public class Ostrich extends AbstractBird { 
}

但是，这时候搞不清楚情况的人根据需求给AbstractBird添加一个fly()的行为。但是对于鸵鸟这个子类来说，并不会飞，你如果不做任何处理，相当于让鸵鸟有了飞翔的功能，不符合设计。聪明的你想到了，那就重写以下吧，抛出一个异常，如下所示：

public class AbstractBird {    //... 省略其他属性和方法...    public void eat() { //... }
    public void fly() { //... }}
// 鸵鸟public class Ostrich extends AbstractBird {  //... 省略其他属性和方法...  public void fly() {      throw new UnSupportedMethodException("I can't fly.'");   }  }

这种设计思路虽然可以解决问题，但不够优美。因为除了鸵鸟之外，不会飞的鸟还有很多，比如企鹅。对于这些不会飞的鸟来说，我们都需要重写 fly() 方法，抛出异常。而且真正好的设计，对于鸵鸟和企鹅来说，就不应该暴露给他们fly()这种不该暴露的接口，增加外部调用的负担。

这里只提到了fly(),如果还有下蛋egg()、唱歌sing()这么多行为，总不能都冗杂在父类里吧。关键像我们的项目同事，基本上把所有的类都写到了父类中，真的特别难以维护。

小结一下继承带来的问题：

1. 子类继承了父类所有的行为，会让子类无意的暴露的不必要的接口，破坏封装性。

2. 如果继承层级比较多，那么代码的复杂度、可阅读型就可想而知的难了。

3. 另外一个点，就是非常不好做单元测试。

针对于这种问题，组合能怎么解决呢？

组合的好处

组合，顾名思意，就是把另外一个对象做成当前这个对象的一部分，是组成我的一部分，它也能很好的实现代码的复用，语义上表达的是has-a的意思，我有 xxx 的能力，我有 xxx 的功能。

那我们看看针对上面的例子，用组合的方式该如何实现呢？

• 定义接口

public interface Eatable {    void eat()；} public interface Flyable {     void fly()； } 
public class EatAbility implements Eatable {     @Override     public void eat() {        System.out.println("I can eat");    } }  // 省
public class FlyAbility implements Flyable {     @Override     public void fly() {        System.out.println("I can fly");    } }  // 省

2. 组合鸵鸟类

public class Ostrich implements Eatable {// 鸵鸟   private Eatable eatable = new EatAbility(); // 组合   //... 省略其他属性和方法...   @Override     public void eat() {         eatable.eat(); // 委托  } }

你看对于鸵鸟这个子类来说，只暴露了它有的能力，那就是eat，没有暴露fly的接口。

从理论上讲，通过组合、接口、委托三个技术手段，我们完全可以替换掉继承，在项目中不用或者少用继承关系，特别是一些复杂的继承关系。

继承真的无用武之地了？

既然面向对象中有继承这玩意，说明它并非一无是处的。

如果类之间的继承结构稳定（不会轻易改变），继承层次比较浅（比如，最多有两层继承关系），继承关系不复杂，我们就可以大胆地使用继承。反之，系统越不稳定，继承层次很深，继承关系复杂，我们就尽量使用组合来替代继承。

除此之外，还有一些设计模式会固定使用继承或者组合。比如，装饰者模式（decorator pattern）、策略模式（strategy pattern）、组合模式（composite pattern）等都使用了组合关系，而模板模式（template pattern）使用了继承关系。

总结

不知道大家项目中继承用的多吗？其实在 JDK 中就有许多违反这条原则的地方，比如栈Stack类并不是Vector，不应该有继承关系，但是实际上就是继承自Vector。不管如何，在项目中决定使用继承而不是组合前，一定要考虑清楚，子类是否真的是父类的子类型？以后父类会不会经常变动的可能？父类的某些 API 是否存在缺陷，如果有的话也会随着子类扩散出去。

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