java中复合机制的实例详解

java 中复合机制的实例详解

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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:

public class InstrumentedHashSet extends HashSet { 
  // The number of attempted element insertions 
  private int addCount = 0; 
 
  public InstrumentedHashSet() { 
  } 
 
  public InstrumentedHashSet(int initCap, float loadFactor) { 
    super(initCap, loadFactor); 
  } 
 
  @Override public boolean add(E e) { 
    addCount++; 
    return super.add(e); 
  } 
 
  @Override public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { 
    addCount += c.size(); 
    return super.addAll(c); 
  } 
 
  public int getAddCount() { 
    return addCount; 
  } 
 
} 

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:

public static void main(String[] args) { 
  InstrumentedHashSet s = 
    new InstrumentedHashSet(); 
  s.addAll(Arrays.asList("Snap", "Crackle", "Pop"));   
  System.out.println(s.getAddCount()); // expect 3 but 6 
} 

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。

public class TestProperty { 
  public static void main(String[] args) { 
    Properties properties = new Properties(); 
    properties.setProperty("aaa", "aaa"); 
    properties.put("aaa", new TestPropertyObj()); 
    System.out.println(properties.getProperty("aaa")); // null 
    System.out.println(properties.get("aaa")); // com.hzy.effjava.chp3.item16.TestProperty$TestPropertyObj@5f4fcc96 
  } 
  static class TestPropertyObj { 
     
  } 
} 

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:

public class ForwardingSet implements Set { 
  private final Set s; 
  public ForwardingSet(Set s) { this.s = s; } 
 
  public void clear()        { s.clear();      } 
  public boolean contains(Object o) { return s.contains(o); } 
  public boolean isEmpty()     { return s.isEmpty();  } 
  public int size()         { return s.size();   } 
  public Iterator iterator()   { return s.iterator(); } 
  public boolean add(E e)      { return s.add(e);   } 
  public boolean remove(Object o)  { return s.remove(o);  } 
  public boolean containsAll(Collection<?> c) 
                  { return s.containsAll(c); } 
  public boolean addAll(Collection<? extends E> c) 
                  { return s.addAll(c);   } 
  public boolean removeAll(Collection<?> c) 
                  { return s.removeAll(c);  } 
  public boolean retainAll(Collection<?> c) 
                  { return s.retainAll(c);  } 
  public Object[] toArray()     { return s.toArray(); } 
  public  T[] toArray(T[] a)   { return s.toArray(a); } 
  @Override public boolean equals(Object o) 
                    { return s.equals(o); } 
  @Override public int hashCode()  { return s.hashCode(); } 
  @Override public String toString() { return s.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:

public class InstrumentedSet extends ForwardingSet { 
  private int addCount = 0; 
 
  public InstrumentedSet(Set s) { 
    super(s); 
  } 
 
  @Override public boolean add(E e) { 
    addCount++; 
    return super.add(e); 
  } 
  @Override public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { 
    addCount += c.size(); 
    return super.addAll(c); 
  } 
  public int getAddCount() { 
    return addCount; 
  } 
 
  public static void main(String[] args) { 
    InstrumentedSet s = 
      new InstrumentedSet(new HashSet()); 
    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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标题名称:java中复合机制的实例详解
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