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2021
02-21

c# 如何用组合替代继承

如果问面向对象的三大特性是什么，多数人都能回答出来：封装、继承、多态。

继承 作为三大特性之一，近来却越来越不推荐使用，更有极端的语言，直接语法中就不支持继承，例如 Go。这又是为什么呢？

为什么不推荐使用继承？

假设我们要设计一个关于鸟的类。

我们将“鸟类”定义为一个抽象类 AbstractBird。所有更细分的鸟，比如麻雀、鸽子、乌鸦等，都继承这个抽象类。

大部分鸟都会飞，那我们可不可以在 AbstractBird 抽象类中，定义一个 Fly() 方法呢？

答案是否定的。尽管大部分鸟都会飞，但也有特例，比如鸵鸟就不会飞。鸵鸟继承具有 Fly() 方法的父类，那鸵鸟就具有“飞”这样的行为，这显然不符合我们对现实世界中事物的认识。

解决方案一

在鸵鸟这个子类中重写 Fly() 方法，让它抛出异常。

public class AbstractBird
{
  public virtual void Fly()
  {
    Console.WriteLine("I'm flying.");
  }
}

//鸵鸟
public class Ostrich : AbstractBird
{
  public override void Fly()
  {
    throw new NotImplementedException("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。

这违背了迪米特法则（也叫最少知识原则），暴露不该暴露的接口给外部，增加了类使用过程中被误用的概率。

解决方案二

通过 AbstractBird 类派生出两个更加细分的抽象类：会飞的鸟类 AbstractFlyableBird 和不会飞的鸟类 AbstractUnFlyableBird，让麻雀、乌鸦这些会飞的鸟都继承 AbstractFlyableBird，让鸵鸟、企鹅这些不会飞的鸟，都继承 AbstractUnFlyableBird 类。

此时，继承关系变成了三层，还行得通。

如果要再添加一个游泳 Swim() 的方法，那情况就复杂了，要分为四中情况：

  • 会飞会游泳
  • 会飞不会游泳
  • 不会飞会游泳
  • 不会飞不会游泳

如果再有其他行为加入，抽象类的数量就会几何级数增长。

我们要搞清楚某个类具有哪些方法、属性，必须阅读父类的代码、父类的父类的代码……一直追溯到最顶层父类的代码。

使用组合

针对“会飞”这样一个行为特性，我们可以定义一个 Flyable 接口，只让会飞的鸟去实现这个接口。针对会游泳，定义一个 Swimable 接口，会叫定义一个 Tweetable 接口。

public interface Flyable
{
  void Fly();
}

public interface Swimable
{
  void Swim();
}

public interface Tweetable
{
  void Tweet();
}

//麻雀
public class Sparrow : Flyable, Tweetable
{
  public void Fly() => Console.WriteLine("I am flying.");

  public void Tweet() => Console.WriteLine("!@#$%^&*……");
}

//企鹅
public class Penguin : Swimable, Tweetable
{
  public void Swim() => Console.WriteLine("I am swimming.");

  public void Tweet() => Console.WriteLine("!@#$%^&*……");
}

麻雀和企鹅都会叫，Tweet 实现了两遍，这是坏味道。我们可以用组合来消除这个坏味道。

public interface Flyable
{
  void Fly();
}

public interface Swimable
{
  void Swim();
}

public interface Tweetable
{
  void Tweet();
}

public class FlyAbility : Flyable
{
  public void Fly() => Console.WriteLine("I am flying.");
}

public class SwimAbility : Swimable
{
  public void Swim() => Console.WriteLine("I am swimming.");
}

public class TweetAbility : Tweetable
{
  public void Tweet() => Console.WriteLine("!@#$%^&*……");
}

//麻雀
public class Sparrow : Flyable, Tweetable
{
  FlyAbility flyAbility = new FlyAbility();
  TweetAbility tweetAbility = new TweetAbility();

  public void Fly() => flyAbility.Fly();

  public void Tweet() => tweetAbility.Tweet();
}

//企鹅
public class Penguin : Swimable, Tweetable
{
  SwimAbility swimAbility = new SwimAbility();
  TweetAbility tweetAbility = new TweetAbility();

  public void Swim() => swimAbility.Swim();

  public void Tweet() => tweetAbility.Tweet();
}

虽然现在主流的思想都是多用组合少用继承，但是从上面的例子可以看出，继承改写成组合意味着要做更细粒度的类的拆分，要定义更多的类和接口。类和接口的增多也就或多或少地增加代码的复杂程度和维护成本。所以，在实际的项目开发中，我们还是要根据具体的情况，来具体选择该用继承还是组合。

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