设计模式系列10——合成复用原则

1 合成复用原则的定义

合成复用原则(Composite Reuse Principle,CRP)又叫组合/聚合复用原则(Composition/Aggregate Reuse Principle,CARP)。它要求在软件复用时,要尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现,其次才考虑使用继承关系来实现。

如果要使用继承关系,则必须严格遵循里氏替换原则。合成复用原则同里氏替换原则相辅相成的,两者都是开闭原则的具体实现规范。

2 合成复用原则的重要性

通常类的复用分为继承复用合成复用两种,继承复用虽然有简单和易实现的优点,但它也存在以下缺点:

  • 继承复用破坏了类的封装性。因为继承会将父类的实现细节暴露给子类,父类对子类是透明的,所以这种复用又称为“白箱”复用。
  • 子类与父类的耦合度高。父类的实现的任何改变都会导致子类的实现发生变化,这不利于类的扩展与维护。
  • 它限制了复用的灵活性。从父类继承而来的实现是静态的,在编译时已经定义,所以在运行时不可能发生变化。

采用组合或聚合复用时,可以将已有对象纳入新对象中,使之成为新对象的一部分,新对象可以调用已有对象的功能,它有以下优点:

  • 它维持了类的封装性。因为成分对象的内部细节是新对象看不见的,所以这种复用又称为“黑箱”复用。
  • 新旧类之间的耦合度低。这种复用所需的依赖较少,新对象存取成分对象的唯一方法是通过成分对象的接口。
  • 复用的灵活性高。这种复用可以在运行时动态进行,新对象可以动态地引用与成分对象类型相同的对象。

3 合成复用原则的实现方法

合成复用原则是通过将已有的对象纳入新对象中,作为新对象的成员对象来实现的,新对象可以调用已有对象的功能,从而达到复用。

下面以汽车分类管理程序为例来介绍合成复用原则的应用。

【例1】汽车分类管理程序。

分析:汽车按“动力源”划分可分为汽油汽车、电动汽车等;按“颜色”划分可分为白色汽车、黑色汽车和红色汽车等。如果同时考虑这两种分类,其组合就很多。下图所示是用集成关系实现的汽车分类的类图。

image.png

从上图可以看出用继承关系实现会产生很多子类,而且增加新的“动力源”或者增加新的“颜色”都要修改源代码,这违背了开闭原则,显然不可取。但如果改用组合关系实现就能很好地解决以上问题,其类图如下图所示。

image.png

结合前几节的内容,我们一共介绍了 7 种设计原则,它们分别为开闭原则、里氏替换原则、依赖倒置原则、单一职责原则、接口隔离原则、迪米特法则和本节所介绍的合成复用原则。

这 7 种设计原则是软件设计模式必须尽量遵循的原则,各种原则要求的侧重点不同。其中,

  • 开闭原则是总纲,它告诉我们要对扩展开放,对修改关闭;
  • 里氏替换原则告诉我们不要破坏继承体系;
  • 依赖倒置原则告诉我们要面向接口编程;
  • 单一职责原则告诉我们实现类要职责单一;
  • 接口隔离原则告诉我们在设计接口的时候要精简单一;
  • 迪米特法则告诉我们要降低耦合度;
  • 合成复用原则告诉我们要优先使用组合或者聚合关系复用,少用继承关系复用。
更新时间:2020-08-25 10:26:43

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最后更新:2020-08-25 10:26:43

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