Java中的繼承實例分析

　　介面（Interface）和類別（Class）?
　　一次，我參加一個Java使用者群組的會議。在會議中，Jams Gosling（Java之父）做發起人講話。在那令人難忘的Q&A部分中，有人問他：「如果你重新構造Java，你想改變什麼？」。 「我想拋棄classes」他回答。在笑聲平息後，它解釋說，真正的問題不是由於class本身，而是實現繼承(extends) 關係。介面繼承（implements關係）是更好的。你應該盡可能的避免實現繼承。
　　失去了彈性
　　為什麼你應該避免實現繼承呢？第一個問題是明確的使用具體類別名稱將你固定到特定的實現，為底層的改變增加了不必要的困難。
　　在目前的敏捷程式設計方法中，核心是並行的設計和開發的概念。在你詳細設計程式前，你開始程式設計。這個技術不同於傳統方法的形式----傳統的方式是設計應該在編碼開始前完成----但是許多成功的項目已經證明你能夠更快速的開發高質量代碼，相對於傳統的按部就班的方法。但是在並行開發的核心是主張靈活性。你必須以某一種方式寫你的程式碼以至於最新發現的需求能夠盡可能沒有痛苦的合併到現有的程式碼中。
　　勝於實現你也許需要的特徵，你只需實現你明確需要的特徵，而且適度的對變化的包容。如果你沒有這種靈活，並行的開發，那簡直不可能。

　　對於Inteface的程式設計是靈活結構的核心。為了說明為什麼，讓我們來看看當使用它們的時候，會發生什麼。考慮下面的程式碼：

　　f()
　　{
　　LinkedList list = new LinkedList();
　　//...
　　g(#list );##　　//...
　　g(#list );##　　//...
　　g(#list );##　　}
##　　g( LinkedList list )
　　{
　　list.add( ... );
　　g2( list )
　　}
##　　被提出，以至於這個LinkedList不能夠解決。你需要用HashSet來取代它。在已有程式碼中，變化不能夠局部化，因為你不僅需要修改f()也需要修改g()（它帶有LinkedList參數），並且還有g()把列表傳遞給的任何程式碼。像下面這樣重寫程式碼:

　　f()
　　{
　　Collection list = new LinkedList();
　　//...
　　g( list );
}

　　g( Collection list )
　　{
　　list.add( ... );
　　g2( list )
　　}

　　這樣修正成list hash，可能只是簡單的用new HashSet()取代new LinkedList()。就這樣。沒有其他的需要修改的地方。

　　作為另一個例子，比較下面兩段程式碼：

　　f()
　　{
　　Collection c = new HashSet();
　　//...
　　g( c );
　　}

　　g( Collection c )
　　{
　　for( Iterator i = c.iterator(); i.has_Next() 　for( Iterator i = c.iterator(); i.has_with) 〬)#do〭withthing。 ( i.next() );
　　}

　　和

　　f2()
　　{
　　Collection c = new HashSet();##　　　Collection c = new HashSet();##　　　　/##/#. .
　　g2( c.iterator() );
　　}

　　g2( Iterator i )
　　{
　　while( i.hasNext(#　　{
　　while( i.hasNext(#　　{
　　while( i.hasNext(#　　{
　　』_ next() );
　　}
　　g2()方法現在能夠遍歷Collection的派生，就像你能夠從Map中得到的鍵值對。事實上，你能夠寫iterator，它產生數據，取代遍歷一個Collection。你能夠寫iterator，它從測試的框架或文件中得到資訊。這會有巨大的彈性。

　　
耦合　　對於實現繼承，一個更關鍵的問題是耦合---令人煩躁的依賴，就是那種程式的一部分對於另一部分的依賴。全域變數提供經典的例子，證明為什麼強耦合會造成麻煩。例如，如果你改變全域變數的類型，那麼所有用到這個變數的函數也許都被影響，所以所有這些程式碼都要被檢查，變更和重新測試。而且，所有用到這個變數的函數都透過這個變數相互耦合。也就是，如果一個變數值在難以使用的時候被改變，一個函數也許就不正確的影響了另一個函數的行為。這個問題顯著的隱藏於多執行緒的程式。
　　身為一個設計者，你應該努力最小化耦合關係。你不能一併消除耦合，因為從一個類別的物件到另一個類別的物件的方法呼叫是一個鬆散耦合的形式。你不可能有一個程序，它沒有任何的耦合。然而，你能夠透過遵守OO規則，最小化一定的耦合（最重要的是，一個物件的實作應該完全隱藏於使用他的物件）。例如，一個物件的實例變數（不是常數的成員域），應該總是private。我意思是某段時期的，無例外的，不斷的。 （你能夠偶爾有效地使用protected方法，但是protected實例變數是可憎的事）同樣的原因你應該不用get/set函數---他們對於是一個域公用只是使人感到過於復雜的方式（儘管返回修飾的物件而不是基本類型值的存取函數是在某些情況下是由原因的，那種情況下，傳回的物件類別是一個在設計時的關鍵抽象）。

　　這裡，我不是書生氣。在我自己的工作中，我發現一個直接的相互關係在我OO方法的嚴格之間，快速程式碼開發和容易的程式碼實作。無論何時我違反中心的OO原則，如實現隱藏，我結果重寫那個程式碼（一般因為程式碼是不可調試的）。我沒有時間重寫程式碼，所以我遵循那些規則。我關心的完全實用?我對乾淨的原因沒有興趣。

　　 脆弱的基底類別問題

　　現在，讓我們應用耦合的概念到繼承。在一個用extends的繼承實作系統中，衍生類別是非常緊密的和基底類別耦合，當且這種緊密的連接是不期望的。設計者已經應用了綽號「脆弱的基類問題」來描述這個行為。基礎類別被認為是脆弱的是，因為你在看起來安全的情況下修改基類，但是當從衍生類別繼承時，新的行為也許會造成衍生類別出現功能失調。你不能透過簡單的在隔離下檢查基底類別的方法來分辨基底類別的變化是安全的；而是你也必須看（和測試）所有衍生類別。而且，你必須檢查所有的程式碼，它們也用在基底類別和衍生類別物件中，因為這個程式碼也許被新的行為所打破。一個對於基礎類別的簡單變更可能導致整個程式不可操作。

　　讓我們一起檢查脆弱的基底類別和基底類別耦合的問題。下面的類別extends了Java的ArrayList類別去使它像一個stack來運轉：

　　class Stack extends ArrayList
　　{
#　　private int stack_pointer = 0;##\
　　private int stack_pointer = 0;##oid
#。 ( Object article )
　　{
　　add( stack_pointer , article );
　　}

#　　public Object pop()
　point 　#　　}

　　public void push_many( Object[] articles )
　　{
　　for( int i = 0; i < articles.length; i )
artic　;
　　}
　　}

　　甚至一個像這樣簡單的類別也有問題。思考當一個使用者平衡繼承和用ArrayList的clear()方法去彈出堆疊時：

　　Stack a_stack = new Stack();
　　a_stack.push("1");
　　a_stack. push("2");
　　a_stack.clear();

　　這個程式碼成功編譯，但是因為基底類別不知道關於stack指標堆疊的情況,這個stack物件目前在一個未定義的狀態。下一個對於push（）呼叫把新的項目放入索引2的位置。 （stack_pointer的目前值），所以stack有效地有三個元素-下邊兩個是垃圾。 （Java的stack類別正是有這個問題，不要用它）.

　　對這個令人討厭的繼承的方法問題的解決辦法是為Stack覆蓋所有的ArrayList方法，那能夠修改數組的狀態，所以覆蓋正確的操作Stack指針或拋出例外。 (removeRange()方法對於拋出一個例外一個好的候選方法)。

　　這個方法有兩個缺點。第一，如果你覆寫了所有的東西，這個基底類別應該真正的是一個interface，而不是一個class。如果你不用任何繼承方法，在實作繼承中就沒有這一點。第二，更重要的是，你不能讓一個stack支援所有的ArrayList方法。例如，令人煩惱的removeRange()沒有什麼作用。唯一實現無用方法的合理的途徑是使它拋出一個例外，因為它應該永遠不會被呼叫。這個方法有效的把編譯錯誤變成運行錯誤。不好的方法是，如果方法只是不定義，編譯器會輸出一個方法找不到的錯誤。如果方法存在，但是拋出一個例外，你只有在程式真正的運行時，你才能夠發現呼叫錯誤。

　　對於這個基底類別問題的一個更好的解決方案是封裝資料結構代替用繼承。這是新的、改進的Stack的版本：
　　class Stack
　　{
　　private int stack_pointer = 0;
　　private ArrayList the_data = new ArList();
　　private ArrayList the_data = new ArList();
　　private ArrayList the_data = new ArList();
　有用Hoid 　（ );
　　}

　　public void push_many( Object[] articles )
　　{
　　for（ int i = 0; i < o.length; i#　　for（ int i = 0; i < o.length; i ）## 　[i] );
　　}
　　}

　　到現在為止，一直都不錯，但是考慮脆弱的基類問題，我們說你想要在stack創建一個變量， 用它在一段週期內追蹤最大的堆疊尺寸。一個可能的實作也許像下面這樣:

　　class Monitorable_stack extends Stack
　　{
　　private int high_water_mark = 0;
　　article )
　　{
　　if( current_size > high_water_mark )
　　　high_water_mark = current_size;
　　　 　　
　　{
　　--current_size;
　　return super.pop();
　　}

#　　public int maximum_size_far

　　public int maximum_size_far_
##　 #　　}
　　這個新類別運作的很好，至少是一段時間。不幸的是，這個程式碼發掘了一個事實，push_many()透過呼叫push()來運作。首先，這個細節看起來不是一個壞的選擇。它簡化了程式碼，而且你能夠得到push()的衍生類別版本，甚至當Monitorable_stack透過Stack的參考來存取的時候，以至於high_water_mark能夠正確的更新。

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