面向对象设计

目录

    • 多用组合少用继承
    • 抽象类和接口
    • 贫血模型和充血模型

多用组合少用继承

  • 继承
    1、重复代码
    2、层级太深不好维护
  • 组合
    组合相比继承有哪些优势?
    实际上,我们可以利用组合(composition)、接口、委托(delegation)三个技术手段,一块儿来解决刚刚继承存在的问题。
    我们前面讲到接口的时候说过,接口表示具有某种行为特性。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。对于会叫、会下蛋这些行为特性,我们可以类似地定义 Tweetable 接口、EggLayable 接口。我们将这个设计思路翻译成 Java 代码的话,就是下面这个样子:

public interface Flyable {
  void fly();
}
public interface Tweetable {
  void tweet();
}
public interface EggLayable {
  void layEgg();
}
public class Ostrich implements Tweetable, EggLayable {//鸵鸟
  //... 省略其他属性和方法...
  @Override
  public void tweet() { //... }
  @Override
  public void layEgg() { //... }
}
public class Sparrow impelents Flayable, Tweetable, EggLayable {//麻雀
  //... 省略其他属性和方法...
  @Override
  public void fly() { //... }
  @Override
  public void tweet() { //... }
  @Override
  public void layEgg() { //... }
}

不过,我们知道,接口只声明方法,不定义实现。也就是说,每个会下蛋的鸟都要实现一遍 layEgg() 方法,并且实现逻辑是一样的,这就会导致代码重复的问题。那这个问题又该如何解决呢?
我们可以针对三个接口再定义三个实现类,它们分别是:实现了 fly() 方法的 FlyAbility 类、实现了 tweet() 方法的 TweetAbility 类、实现了 layEgg() 方法的 EggLayAbility 类。然后,通过组合和委托技术来消除代码重复。具体的代码实现如下所示:


public interface Flyable {
  void fly()}
public class FlyAbility implements Flyable {
  @Override
  public void fly() { //... }
}
//省略Tweetable/TweetAbility/EggLayable/EggLayAbility

public class Ostrich implements Tweetable, EggLayable {//鸵鸟
  private TweetAbility tweetAbility = new TweetAbility(); //组合
  private EggLayAbility eggLayAbility = new EggLayAbility(); //组合
  //... 省略其他属性和方法...
  @Override
  public void tweet() {
    tweetAbility.tweet(); // 委托
  }
  @Override
  public void layEgg() {
    eggLayAbility.layEgg(); // 委托
  }
}

我们知道继承主要有三个作用:表示 is-a 关系,支持多态特性,代码复用。而这三个作用都可以通过其他技术手段来达成。比如 is-a 关系,我们可以通过组合和接口的 has-a 关系来替代;多态特性我们可以利用接口来实现;代码复用我们可以通过组合和委托来实现。所以,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。

  • 如何判断该用组合还是继承?
    尽管我们鼓励多用组合少用继承,但组合也并不是完美的,继承也并非一无是处。从上面的例子来看,继承改写成组合意味着要做更细粒度的类的拆分。这也就意味着,我们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。
    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。
    前面我们讲到继承可以实现代码复用。利用继承特性,我们把相同的属性和方法,抽取出来,定义到父类中。子类复用父类中的属性和方法,达到代码复用的目的。但是,有的时候,从业务含义上,A 类和 B 类并不一定具有继承关系。比如,Crawler 类和 PageAnalyzer 类,它们都用到了 URL 拼接和分割的功能,但并不具有继承关系(既不是父子关系,也不是兄弟关系)。仅仅为了代码复用,生硬地抽象出一个父类出来,会影响到代码的可读性。如果不熟悉背后设计思路的同事,发现 Crawler 类和 PageAnalyzer 类继承同一个父类,而父类中定义的却只是 URL 相关的操作,会觉得这个代码写得莫名其妙,理解不了。这个时候,使用组合就更加合理、更加灵活。具体的代码实现如下所示:
public class Url {
  //...省略属性和方法
}
public class Crawler {
  private Url url; // 组合
  public Crawler() {
    this.url = new Url();
  }
  //...
}
public class PageAnalyzer {
  private Url url; // 组合
  public PageAnalyzer() {
    this.url = new Url();
  }
  //..
}

还有一些特殊的场景要求我们必须使用继承。如果你不能改变一个函数的入参类型,而入参又非接口,为了支持多态,只能采用继承来实现。比如下面这样一段代码,其中 FeignClient 是一个外部类,我们没有权限去修改这部分代码,但是我们希望能重写这个类在运行时执行的 encode() 函数。这个时候,我们只能采用继承来实现了。

public class FeignClient { // feighn client框架代码
  //...省略其他代码...
  public void encode(String url) { //... }
}
public void demofunction(FeignClient feignClient) {
  //...
  feignClient.encode(url);
  //...
}
public class CustomizedFeignClient extends FeignClient {
  @Override
  public void encode(String url) { //...重写encode的实现...}
}
// 调用
FeignClient client = new CustomizedFeignClient();
demofunction(client);

尽管有些人说,要杜绝继承,100% 用组合代替继承,但是我的观点没那么极端!之所以“多用组合少用继承”这个口号喊得这么响,只是因为,长期以来,我们过度使用继承。还是那句话,组合并不完美,继承也不是一无是处。只要我们控制好它们的副作用、发挥它们各自的优势,在不同的场合下,恰当地选择使用继承还是组合,这才是我们所追求的境界。

抽象类和接口

  • 如何决定该用抽象类还是接口?

实际上,判断的标准很简单。如果我们要表示一种 is-a 的关系,并且是为了解决代码复用的问题,我们就用抽象类;如果我们要表示一种
has-a 关系,并且是为了解决抽象而非代码复用的问题,那我们就可以使用接口。
从类的继承层次上来看,抽象类是一种自下而上的设计思路,先有子类的代码重复,然后再抽象成上层的父类(也就是抽象类)。而接口正好相反,它是一种自上而下的设计思路。我们在编程的时候,一般都是先设计接口,再去考虑具体的实现。

  • 总结

如果让我聊聊接口和抽象类,我会这么聊:定义、区别(是什么),存在意义(从哪来),应用(到哪去)。
1、定义:
抽象类:不允许实例化,只能被继承;可包含属性和方法,包含抽象方法;子类继承抽象类必须重写抽象方法。
接口:不允许实例化,只能被实现;不包含属性和普通方法,包含抽象方法、静态方法、default 方法;类实现接口时,必须实现抽象方法。
2、意义:
抽象类:解决复用问题,适用于is-a的关系。
接口:解决抽象问题,适用于has-a的关系。
3、应用:
例如:
解决复用问题:java中的子类FileInputStream和PipeInputStream等继承抽象类InputStream。重写了read(source)方法,InputStream 中还包含其他方法,FileInputStream继承抽象类复用了父类的其他方法。
解决抽象问题:抽象类InputStream实现了Closeable接口,该接口中包含close()抽象方法。Closeable这个接口还在很多其他类中实现了,例如Channel,Socket中都有close() 关闭这个功能,但具体实现每个类又各有不同的实现,这个就是抽象。
4、补充知识点(语法):
Java接口中可以定义静态方法、default方法,枚举类型,接口中还可以定义接口(嵌套)。
public interface ILog {
enum Type {
LOW,
MEDIUM,
HIGH
}
interface InILog{
void initInLog();
}
default void init() {
Type t = Type.LOW;
System.out.println(t.ordinal());
}
static void OS() {
System.out.println(System.getProperty(“os.name”, “linux”));
}
void log(OutputStream out);
}
class ConsoleLog implements ILog {
@Override
public void log(OutputStream out) {
System.out.println(“ConsoleLog…”);
}
}

贫血模型和充血模型

基于充血模型的 DDD 开发模式跟基于贫血模型的传统开发模式相比,主要区别在 Service 层。在基于充血模型的开发模式下,我们将部分原来在 Service 类中的业务逻辑移动到了一个充血的 Domain 领域模型中,让 Service 类的实现依赖这个 Domain 类。
在基于充血模型的 DDD 开发模式下,Service 类并不会完全移除,而是负责一些不适合放在 Domain 类中的功能。比如,负责与 Repository 层打交道、跨领域模型的业务聚合功能、幂等事务等非功能性的工作。
基于充血模型的 DDD 开发模式跟基于贫血模型的传统开发模式相比,Controller 层和 Repository 层的代码基本上相同。这是因为,Repository 层的 Entity 生命周期有限,Controller 层的 VO 只是单纯作为一种 DTO。两部分的业务逻辑都不会太复杂。业务逻辑主要集中在 Service 层。所以,Repository 层和 Controller 层继续沿用贫血模型的设计思路是没有问题的。

我对DDD的看法就是,它可以把原来最重的service逻辑拆分并且转移一部分逻辑,可以使得代码可读性略微提高,另一个比较重要的点是使得模型充血以后,基于模型的业务抽象在不断的迭代之后会越来越明确,业务的细节会越来越精准,通过阅读模型的充血行为代码,能够极快的了解系统的业务,对于开发来说能说明显的提升开发效率。
在维护性上来说,如果项目新进了开发人员,如果是贫血模型的service代码,无论代码如何清晰,注释如何完备,代码结构设计得如何优雅,都没有办法第一时间理解系统的核心业务逻辑,但是如果是充血模型,直接阅读充血模型的行为方法,起码能够很快理解70%左右的业务逻辑,因为充血模型可以说是业务的精准抽象,我想,这就是领域模型驱动能够达到"驱动"效果的由来吧

看到这里,感觉才真正理解充血模型的作用:
真正的业务逻辑都放在充血的领域对象中,与具体使用什么框架(比如Spring,MyBatis),具体使用什么数据库无关。这样有利于保护领域对象中的数据,比如钱包中的余额,当有入账和出账操作时,余额在领域对象中自动执行加减操作,而不是将余额暴露在Service中直接操作(这样很容易出错可能导致帐不平衡,余额应该封装保护起来),当然“余额自动增减”这只是一个简单的业务逻辑例子,业务逻辑越复杂就越应该封装到领域对象中。

  1. Service层只是一个中间层,起到连接和组合作用。 用于支持领域模型层和Repository层的交互(连接作用),利用各种领域对象执行业务逻辑(组合作用)。
    比如通过Repository查出数据,将数据转换为领域模型对象,利用领域模型对象执行业务逻辑(核心),然后调用Repository更新领域模型中的数据。
  2. Service类还负责一些非功能性及与三方系统交互的工作。 比如幂等、事务、发邮件、发消息、记录日志、调用其他系统的 RPC 接口等。
    不允许Service中的逻辑过于复杂,如果Service中的组合的业务逻辑过于复杂,我们就要将这业务逻辑抽取出一个新的领域对象进行封装,通过调用这个领域对象来进行这些复杂的操作。
    由于controller和Repository层中本身没有什么业务逻辑,controller中的Vo对象实际上只是传输数据使用(数据从系统传输数据到外部调用方),Repository中的Entity本质上也只是传输数据(数据从数据库中传输数据到系统),所以用贫血模型不会带来副作用,是没有问题的。

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