Inheritance vs Composition in Java

简介

在Java编程中，继承（Inheritance）和组合（Composition）是两种重要的设计模式，用于建立类之间的关系，提高代码的可维护性、可扩展性和可重用性。理解它们之间的区别以及何时使用哪种方式，对于编写高质量的Java代码至关重要。本文将详细介绍继承和组合的概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。

继承（Inheritance）基础概念

继承是Java中的一种机制，通过它一个类（子类或派生类）可以继承另一个类（父类或基类）的属性和方法。这允许子类复用父类的代码，并且可以根据需要进行扩展或重写。

继承使用extends关键字来实现。例如：

class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("Animal is eating");
    }
}

class Dog extends Animal {
    public void bark() {
        System.out.println("Dog is barking");
    }
}

在这个例子中，Dog类继承自Animal类，因此Dog类可以使用Animal类的eat方法。

继承的使用方法

创建子类对象

创建子类对象时，父类的构造函数会先被调用。例如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        dog.eat();
        dog.bark();
    }
}

输出：

Animal is eating
Dog is barking

方法重写（Override）

子类可以重写父类的方法，以提供自己的实现。重写的方法必须具有相同的方法签名（方法名、参数列表和返回类型）。例如：

class Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Some sound");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

在Cat类中，makeSound方法重写了Animal类中的makeSound方法。

组合（Composition）基础概念

组合是一种将不同类的对象组合成一个新类的方式。新类通过持有其他类的对象引用，来使用这些对象的功能。组合强调的是“has-a”关系，即一个类拥有另一个类的对象。

例如，一个Car类可以包含一个Engine类的对象：

class Engine {
    public void start() {
        System.out.println("Engine started");
    }
}

class Car {
    private Engine engine;

    public Car() {
        this.engine = new Engine();
    }

    public void startCar() {
        engine.start();
    }
}

在这个例子中，Car类通过组合Engine类的对象来实现启动功能。

组合的使用方法

创建组合对象

创建组合对象时，需要在包含类的构造函数中初始化被包含类的对象。例如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car();
        car.startCar();
    }
}

输出：

Engine started

继承与组合的常见实践

继承的常见实践

代码复用：当多个子类具有共同的属性和方法时，可以将这些共同部分提取到父类中，以减少代码冗余。
实现多态：通过继承和方法重写，可以实现多态性，使得不同子类对象可以对同一方法调用做出不同的响应。

组合的常见实践

封装复杂逻辑：将复杂的功能封装在不同的类中，然后通过组合将这些类组合在一起，使代码结构更清晰。
提高代码灵活性：组合可以在运行时动态地改变对象的行为，因为可以随时替换被包含的对象。

继承与组合的最佳实践

继承的最佳实践

遵循里氏替换原则：子类应该能够替换父类，而不会影响程序的正确性。这意味着子类应该保持父类的行为契约。
避免多重继承：Java不支持多重继承，因为它会导致复杂的继承层次结构和潜在的冲突。如果需要从多个类中获取功能，可以考虑使用接口。

组合的最佳实践

优先使用组合而不是继承：组合通常比继承更灵活，因为它不会破坏封装性。只有在确实存在“is-a”关系时才使用继承。
保持对象职责单一：被组合的对象应该具有单一的职责，这样可以提高代码的可维护性和可测试性。

小结

继承和组合是Java中两种强大的代码复用和设计模式。继承通过“is-a”关系实现代码复用和多态，而组合通过“has-a”关系将不同类的对象组合在一起。在实际编程中，应根据具体情况选择合适的方式。通常，优先考虑组合，因为它更灵活、更符合封装原则。但在存在明显的“is-a”关系时，继承也是一个很好的选择。

参考资料

Oracle Java Tutorials
《Effective Java》by Joshua Bloch
Baeldung - Inheritance vs Composition in Java