设计原则之七——合成/聚合复用原则(CARP)

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以下七种设计原则是软件设计模式尽量遵循的原则,各种原则要求的侧重点不同。

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。


合成复用原则(Composite Reuse Principle, CRP )

要尽量使用合成/聚合,尽量不要使用继承。
又叫做 合成/聚合复用原则(Composite/Aggregate Reuse Principle, CARP)


  • 合成复用原则就是在一个新的对象里面使用一些已有的对象,使之成为新对象的一部分;新的对象通过向这些对象的委派达到复用已有功能的目的。
  • 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。

合成复用原则的重要性

通常类的复用分为继承复用和合成复用两种,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:
① 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。
② 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,者不利于类的扩展与维护。

透明:客观存在的,但对于某些开发人员而言又不需要了解的东西,这就是计算机所指的透明性。简单来说,透明就是黑盒,你只需要应用它给出的接口,而不需要了解内在机理。

③ 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。


合成(Composition,也译作组合)和聚合(Aggregation)都是关联的特殊种类。
聚合表示一种弱的 “拥有” 关系,体现的是A对象可以包含B对象,但B对象不是A对象的一部分;
合成则是一种强的“拥有” 关系,体现了严格的部分和整体的关系,部分和整体的生命周期一样。
比如大雁有两个翅膀,翅膀与大雁是部分和整体的关系,并且它们的生命周期是相同的,大雁和翅膀就是合成关系;
大雁是群居动物,每只大雁属于一个雁群,一个雁群可以有多只大雁,所以大雁和雁群是聚合关系。


合成复用原则的优点

采用组合或聚合复用时,可以将已有对象纳入新对象中,是指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:
① 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。
② 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。
③ 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。


场景举例·壹 汽车分类管理

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。
下图所示是用继承关系实现的汽车分类的类图。
设计原则之七——合成/聚合复用原则(CARP)_第1张图片
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,其类图如下所示。
设计原则之七——合成/聚合复用原则(CARP)_第2张图片


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。


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