设计模式系列之设计原则（7）合成复用原则（组合/聚合复用原则）

定义

在软件设计过程中，类间关系优先使用组合关系或聚合关系，其次使用继承关系。

对于类的复用，分为合成复用和继承复用，两者都为适应需求变化，对系统进行扩展。合成复用原则强调合成关系的重要性，但并不否定继承关系。只是为达到低耦合系统的目标出发，合成带来的优势比继承更大。两者的优缺点对比如下。

继承复用主要存在以下优缺点：

• 优点
  • 简单易实现
• 缺点
  • 继承复用破坏了类的封装性。因为继承会将父类的实现细节暴露给子类，父类对子类是透明的，所以这种复用又称为“白箱”复用。
  • 子类与父类的耦合度高。父类的实现的任何改变都会导致子类的实现发生变化，这不利于类的扩展与维护。
  • 它限制了复用的灵活性。从父类继承而来的实现是静态的，在编译时已经定义，所以在运行时不可能发生变化。

合成复用的优缺点：

• 优点
  • 将已有对象纳入新对象中，使之成为新对象的一部分，新对象可以调用已有对象的功能。
  • 维持了类的封装性。因为成分对象的内部细节是新对象看不见的，所以这种复用又称为“黑箱”复用。
  • 新旧类之间的耦合度低。这种复用所需的依赖较少，新对象存取成分对象的唯一方法是通过成分对象的接口
  • 复用的灵活性高。这种复用可以在运行时动态进行，新对象可以动态地引用与成分对象类型相同的对象。
• 缺点
  • 需要许多中间类或接口，存在类爆炸风险，降低系统的可读性和可维护性。

作用

• 合成复用原则的名称包含了该原则的主要作用，即达到复用的目的。
• 开闭原则的重要实现方式之一。里氏替换原则利用继承实现开闭原则，合成复用原则利用合成实现开闭原则，两者都提高系统的可扩展性。
• 降低类间的耦合，提高类的独立性。

实现方法

合成复用原则的名称包含了该原则的实现方法，即利用合成达到复用，合成包括组合和聚合。

代码实践

在设计类间关系时，首先要分析业务，判断使用继承关系是否合适。确定可以使用之后，要严格遵循里氏替换原则。

以下代码是采用继承关系实现功能，每当出现新的业务，就需要修改父类内容，违反了开闭原则。

//父类
public class FatherCourse {
    public String printJavaMenu(){
        return "java课程目录";
    }
    public String printPythonMenu(){
        return "python课程目录";
    }
}

//子类
public class Tyler  extends FatherCourse{
    public void getQueryMenu(){
        System.out.println("获取java" + super.printJavaMenu());
    }
}

//应用客户端
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Tyler g = new Tyler();
        g.getQueryMenu();
    }
}

采用组合方式实现上述功能，其类图产生的效果类似依赖倒置原则的中例子，依赖发生反转。

//接口
public interface ICourse {
     void printMenu();
}

//接口实现类1
public class JavaCourse implements ICourse {
    @Override
    public void printMenu() {
        System.out.println("tyler在学习java课程");
    }
}

//接口实现类2
public class PythonCourse implements ICourse{
    @Override
    public void printMenu() {
        System.out.println("tyler在学习python课程");
    }
}

//使用接口的中间类
public class Tyler {
    public void getQueryMenu(ICourse iCourse){
        iCourse.printMenu();
    }
}

//应用客户端
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Tyler tyler = new Tyler();
        tyler.getQueryMenu(new JavaCourse());
        tyler.getQueryMenu(new PythonCourse());
    }
}

相关知识点

• 类间关系

  英文含义的逻辑方向跟uml中类图的箭头的指向一致，譬如 A is-a B,对应的UML图是 A—>B(此处应是三角箭头)，即由A指向B。

  • 继承 is-a
  • 组合 contains-a
  • 聚合 has-a
  • 依赖 use-a

参考资料

• 合成复用原则——面向对象设计原则