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為什麽說Java中要慎重使用繼承

Java

JAVA中使用到繼承就會有兩個無法回避的缺點:

打破了封裝性,迫使開發者去了解超類的實現細節,子類和超類耦合。超類更新後可能會導致錯誤。繼承打破了封裝性

關於這一點,下面是一個詳細的例子(來源於Effective Java第16條)

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這裏自定義了一個HashSet,重寫了兩個方法,它和超類唯一的區別是加入了一個計數器,用來統計添加過多少個元素。

寫一個測試來測試這個新增的功能是否工作:

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運行後會發現,加入了3個元素之後,計數器輸出的值是6。

進入到超類中的addAll()方法就會發現出錯的原因:它內部調用的是add()方法。所以在這個測試裏,進入子類的addAll()方法時,數器加3,然後調用超類的addAll(),超類的addAll()又會調用子類的add()三次,這時計數器又會再加三。

問題的根源

將這種情況抽象一下,可以發現出錯是因為超類的可覆蓋的方法存在自用性(即超類裏可覆蓋的方法調用了別的可覆蓋的方法),這時候如果子類覆蓋了其中的一些方法,就可能導致錯誤。

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比如上圖這種情況,Father類裏有可覆蓋的方法A和方法B,並且A調用了B。子類Son重寫了方法B,這時候如果子類調用繼承來的方法A,那麽方法A調用的就不再是Father.B(),而是子類中的方法Son.B()。如果程序的正確性依賴於Father.B()中的一些操作,而Son.B()重寫了這些操作,那麽就很可能導致錯誤產生。

關鍵在於,子類的寫法很可能從表面上看來沒有問題,但是卻會出錯,這就迫使開發者去了解超類的實現細節,從而打破了面向對象的封裝性,因為封裝性是要求隱藏實現細節的。更危險的是,錯誤不一定能輕易地被測出來,如果開發者不了解超類的實現細節就進行重寫,那麽可能就埋下了隱患。

超類更新時可能產生錯誤

這一點比較好理解,主要有以下幾種可能:

超類更改了已有方法的簽名。會導致編譯錯誤。超類新增了方法:和子類已有方法的簽名相同但返回類型不同,會導致編譯錯誤。和子類的已有方法簽名相同,會導致子類無意中復寫,回到了第一種情況。

和子類無沖突,但可能會影響程序的正確性。比如子類中元素加入集合必須要滿足特定條件,這時候如果超類加入了一個無需檢測就可以直接將元素插入的方法,程序的正確性就受到了威脅。

設計可繼承的類設計可以用來繼承的類時,應該註意:

對於存在自用性的可覆蓋方法,應該用文檔精確描述調用細節。盡可能少的暴露受保護成員,否則會暴露太多實現細節。構造器不應該調用任何可覆蓋的方法。詳細解釋下第三點。它實際上和 繼承打破了封裝性 裏討論的問題很相似,假設有以下代碼:

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上述代碼在運行測試時就會拋出NullPointerException :

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因為超類的構造函數會在子類的構造函數之前先運行,這裏超類的構造函數對someMethod()有依賴,同時someMethod()被重寫,所以超類的構造函數裏調用到的將是Son.someMethod(),而這時候子類還沒被初始化,於是在運行到date.getTime()時便拋出了空指針異常。

因此,如果在超類的構造函數裏對可覆蓋的方法有依賴,那麽在繼承時就可能會出錯。

結論慎重使用繼承,復合優先於繼承。

使用繼承時重寫超類中存在自用性的可覆蓋方法可能會出錯,即使不進行重寫,超類更新時也可能會引入錯誤。

如果使用繼承和復合皆可,那麽優先使用復合,上述關於繼承的缺點都可以用復合來避免。

如果要使用繼承,那麽應該精心設計超類,並提供詳細文檔。

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