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在软件开发中设计模式是解决常见问题的可重用解决方案。在面向对象编程中继承和组合是两种常用的代码复用方式。然而随着软件需求的不断变化我们需要更灵活的设计方式来应对不断变化的需求。在本文中我们将讨论从继承到组合的演进之路并探讨如何通过组合设计模式来解决问题。
假如要实现同时记日志和事务提交如何做比较好
不推荐写法继承关系 继承设计的缺陷在于它限制了代码的扩展性和灵活性。具体来说它导致了以下问题 在上面的 UML 图中我们展示了使用继承关系实现日志记录和事务管理的示例。在这个示例中我们有一个抽象类 LoggingRunnable 和 TransactionalRunnable它们都包含了一个抽象方法 doRun() 来执行具体的任务。然后我们有一个具体的类 CodingTask它继承自 LoggingRunnable 和 TransactionalRunnable并实现了 doRun() 方法来执行编码任务。
现在假设我们需要修改系统让每个编码任务先记录日志然后再进行事务管理。使用继承关系我们需要在现有的类结构中进行大量的修改这可能会导致代码变得复杂和难以维护。下面是一个示例代码展示了在现有系统中添加事务管理的改动
public abstract class LoggingTransactionalRunnable extends LoggingRunnable {private final Runnable innerRunnable;public LoggingTransactionalRunnable(Runnable innerRunnable) {this.innerRunnable innerRunnable;}Overridepublic void run() {super.run();beginTransaction();innerRunnable.run();commitTransaction();}private void beginTransaction() {// 开启事务}private void commitTransaction() {// 提交事务}
}在这个示例中我们创建了一个新的抽象类 LoggingTransactionalRunnable它继承自 LoggingRunnable并实现了事务管理的功能。然后我们修改了 CodingTask 类使其继承自 LoggingTransactionalRunnable以实现先记录日志然后执行编码任务最后进行事务管理的功能。
尽管这种方法可以实现需求但它会导致现有系统的大量修改可能会破坏现有的代码结构增加代码的复杂性和难以维护性。因此使用继承关系来实现这种需求存在 类耦合度高 单一继承限制难以复用和测试可能不是最佳选择。
相对于继承关系组合关系具有更低的耦合度和更高的灵活性。通过组合关系可以将不同的功能模块化并在运行时动态地组合它们从而实现更灵活和可扩展的设计。因此在设计类和对象时应尽量避免过度使用继承关系而是倾向于使用组合关系来实现代码的复用和扩展。
推荐写法组合关系 箭头表示实现关系和组合关系。其中 CodingTask、LoggingRunnable 和 TransactionalRunnable 类都实现了 Runnable 接口表示它们都是可以在单独的线程中运行的任务。而 LoggingRunnable 和 TransactionalRunnable 类分别包含了一个 Runnable 类型的私有属性表示它们与内部的任务对象发生了组合关系。
//LoggingRunnable.java
public class LoggingRunnable implements Runnable {private final Runnable runnable;public LoggingRunnable(Runnable innerRunnable) {this.runnable innerRunnable;}Overridepublic void run() {long startTime System.currentTimeMillis();System.out.println(Task started at startTime);//Decorator 模式是一种常见的设计模式用于动态地为对象添加额外的功能而不需要修改其原始类。runnable.run();System.out.println(Task finished. Elapsed time: (System.currentTimeMillis() - startTime));}
}
// CodingTask.java
public class CodingTask implements Runnable {private final int employeeId;public CodingTask(int employeeId) {this.employeeId employeeId;}Overridepublic void run() {System.out.println(Employee employeeId started writing code.);try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println(Employee employeeId finished writing code.);}
}
上面的代码展示了使用组合关系实现的两个类LoggingRunnable 和 CodingTask。 LoggingRunnable 类该类实现了 Runnable 接口并包含了一个私有成员变量 runnable类型为 Runnable 接口。在构造函数中通过参数传入一个 Runnable 对象然后在 run() 方法中首先记录了任务开始的时间然后调用传入的 Runnable 对象的 run() 方法执行具体的任务最后记录了任务结束的时间。 CodingTask 类该类也实现了 Runnable 接口表示一个编码任务。在 run() 方法中它简单地打印出员工开始编写代码的消息然后休眠 5 秒钟模拟编写代码的过程最后打印出员工编写代码完成的消息。
这两个类之间的关系是组合关系即 LoggingRunnable 类包含一个 Runnable 接口的实例。通过这种组合关系LoggingRunnable 类可以在执行任务前后添加额外的功能而不需要修改 CodingTask 类的代码。这符合了开闭原则即对扩展开放对修改关闭。
功能扩展
如果有一天项目经理添加新需求事务和MQ 整合
对于组合设计模式你可以想象一个新的扩展类例如 MessagingTransactionalRunnable它可以组合 TransactionalRunnable 和 MessagingRunnable 两个功能从而实现事务管理和向 MQ 发送消息的组合。下面是一个简单的示例
public class MessagingTransactionalRunnable implements Runnable {private final Runnable innerRunnable;private final String message;public MessagingTransactionalRunnable(Runnable innerRunnable, String message) {this.innerRunnable innerRunnable;this.message message;}Overridepublic void run() {try {beginTransaction();sendMessage(message);innerRunnable.run();commit();} catch (Exception e) {rollback();throw new RuntimeException(e);}}private void sendMessage(String message) {System.out.println(Sending message to MQ: message);// 实现向 MQ 发送消息的逻辑}private void commit() {System.out.println(Commit transaction);// 实现事务提交的逻辑}private void rollback() {System.out.println(Rollback transaction);// 实现事务回滚的逻辑}private void beginTransaction() {System.out.println(Begin transaction);// 实现事务开始的逻辑}
}在这个示例中MessagingTransactionalRunnable 类组合了 TransactionalRunnable 和 MessagingRunnable 两个功能模块通过调用它们的方法来实现事务管理和向 MQ 发送消息的组合。当 MessagingTransactionalRunnable 对象的 run 方法被调用时它会先开始事务然后发送消息到 MQ执行内部的任务最后提交或回滚事务。这样你就可以很方便地使用组合设计模式来扩展功能了。
总结
继承的局限性
继承是面向对象编程中的一种重要概念它允许子类继承父类的属性和方法。通过继承可以实现代码的重用和扩展。然而继承也存在一些局限性
耦合度高: 子类与父类之间存在紧密的耦合关系子类的实现依赖于父类的具体实现细节。继承链过长: 当继承层次较深时维护和理解代码变得困难容易造成代码膨胀和复杂性增加。单一继承: 在单继承语言中子类只能继承一个父类限制了代码的灵活性和可复用性。
由于这些局限性我们需要寻找一种更灵活的设计方式来解决问题。
组合的优势
组合是另一种常见的代码复用方式它允许将对象组合在一起以实现新的功能。相比于继承组合具有以下优势
低耦合度: 组合将对象之间的耦合度降低到最低限度每个对象都可以独立存在并且可以被替换或重用。灵活性: 通过组合可以动态地组合和重组对象以实现不同的功能而不需要修改原始类的代码。多态性: 组合提倡面向接口编程利用多态性来实现代码的灵活性和可扩展性。 扩展阅读 面向对象主题链接类与对象链接接口与抽象类链接不可变性链接变继承为组合精髓一状态模式链接变继承为组合精髓二装饰器模式链接
