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为什么extends是有害的(二)

dn001
内容:


[/接上一篇]
有一天,有人也许运行这个代码并且注意到Stack没有运行的如想象的那么快,并且能够在重负荷下使用。你能够重写Stack,以至于它不用ArrayList并且继续提高Stack的效率。这是新的倾向的和有意义的版本:
[/代码]
class Stack
{
private int stack_pointer = -1;
private Object[] stack = new Object[1000];

public void push( Object article )
{
assert stack_pointer < stack.length;

stack[ ++stack_pointer ] = article;
}

public Object pop()
{
assert stack_pointer >= 0;
return stack[ stack_pointer-- ];
}

public void push_many( Object[] articles )
{
assert ( stack_pointer + articles.length ) < stack.length;

System.arraycopy( articles, 0, stack, stack_pointer + 1, articles.length );
Stack_pointer += articles.length;
}
}
[/代码]

注意到push_many不再多次调用push()—它做块传输。新的Stack运行正常;事实上,比前一个版本更好。不幸的是,派生类Monitorable_stack不再运行,因为如果push_many()被调用,它不正确的跟踪堆栈的使用(push()的派生类版本不再通过继承的push_many()方法调用,所以push_many()不再更新high_water_mark)。Stack是一个脆弱的类。与关闭它一样,事实上不可能通过小心来消灭这些类型的错误。

注意如果你用接口继承,你就没有这个问题,因为你没有继承对你有害的函数。如果Stack是接口,由Simple_stack和Monitorable_stack实现,那么代码就是更加健壮的。

我提供了一个基于接口的方法在Listing 0.1。这个解决方法和继承实现的方法一样的灵活:你能够用Stack抽象术语来写代码而不必担心你事实上在操作那种具体的堆栈。因为两个实现必须提供公共接口的所有东西,它很难使事情变糟。我仍然有和写基类的代码一样的只写一次,因为我用封装而不是继承。在底层,我不得不通过封装类中的琐碎的访问器方法来访问缺省的实现。(例如,Monitorable_Stack.push(…)(在41行)不得不调用在Simple_stack等价的方法).程序员埋怨写所有这些行,但是写这特别行代码同消除重要的潜在bug是非常小的成本。

[/代码]
Listing 0.1. 用接口消除脆弱基类

1| import java.util.*;
2|
3| interface Stack
4| {
5| void push( Object o );
6| Object pop();
7| void push_many( Object[] source );
8| }
9|
10| class Simple_stack implements Stack
11| { private int stack_pointer = -1;
12| private Object[] stack = new Object[1000];
13|
14| public void push( Object o )
15| { assert stack_pointer < stack.length;
16|
17| stack[ ++stack_pointer ] = o;
18| }
19|
20| public Object pop()
21| { assert stack_pointer >= 0;
22|
23| return stack[ stack_pointer-- ];
24| }
25|
26| public void push_many( Object[] source )
27| { assert (stack_pointer + source.length) < stack.length;
28|
29| System.arraycopy(source,0,stack,stack_pointer+1,source.length);
30| stack_pointer += source.length;
31| }
32| }
33|
34|
35| class Monitorable_Stack implements Stack
36| {
37| private int high_water_mark = 0;
38| private int current_size;
39| Simple_stack stack = new Simple_stack();
40|
41| public void push( Object o )
42| { if( ++current_size > high_water_mark )
43| high_water_mark = current_size;
44| stack.push(o);
45| }
46|
47| public Object pop()
48| { --current_size;
49| return stack.pop();
50| }
51|
52| public void push_many( Object[] source )
53| {
54| if( current_size + source.length > high_water_mark )
55| high_water_mark = current_size + source.length;
56|
57| stack.push_many( source );
58| }
59|
60| public int maximum_size()
61| { return high_water_mark;
62| }
63| }
64|
[/代码]

没有提到基于框架编程,那使对于脆弱的基类的讨论是不完整的。诸如Microsoft Foundation Classes(MFC)的基类已经成为建立类库的流行途径。尽管MFC本身正在神圣的隐退,但是MFC的基口已经是根深蒂固,而这无关于Microsoft在那终止,程序员会一直认为Microsoft的方法是最好的方法。

一个基于框架的系统典型的使用半成品的类的构成库开始,这些类不做任何需要做的事,而是依赖于派生类来提供需要的功能。在Java中,一个好的例子就是组件的paint()方法,它是一个有效的占位者;一个派生类必须提供真正的版本。

你能够适度的多国一些东西,但是一个基于定制的派生类的完整的类框架是非常脆弱的。基类是太脆弱了。当我们用MFC编程时,每次Microsoft公布新版本时,我不得不重写我的应用。这些代码将经常编译,但是由于一些基类的改变,它们不能运行。

所有提供的Java包工作的非常好。为了使它们运行,你不需要扩展任何东西。这个已经提供的结构比派生类的框架结构更好。它容易维护和使用,并且如果Sun Microsystems提供的类改变了它的实现,也不会使你的代码处在危险中。

总结脆弱基类
一般,最好避开具体基础类和extends关系,而用接口和implements关系。我的处理规则是,在我的至少80%的代码中完全用接口来完成。例如,我从不用对HashMap的引用;我用对Map接口的引用。(我对interface这个字不是严格的。当你看怎样用接口的时候,InputStream是一个好的接口,尽管它在Java中是作为抽象类来实现的。)

你增加的越抽象,就越灵活。在今天的商业环境下,需求随着程序开发而改变,灵活就是最主要的。而且灵敏编程中的大多数只有代码使用抽象来写才会很好的运行。

如果你近距离的检查四人帮的模式,你将看到这些模式中的很多是提供方法消除实现继承,而最好用接口继承,并且大多数模式的共有特征是用接口继承。这个重要事实是我们开始时提到的:模式是发现而不是发明。模式的出现是当你发现写得很好,易维护的运行代码时。它讲的是这些写得好的,易维护的代码根本的避开了实现继承。

这个文章是从我即将出版的书,暂时命名为《Holub on Patterns:Learning Design Patterns by Looking at Code》,将有Apress在今年秋季出版。

关于作者
Allen Holub从1979年就在计算机工业中工作。当前,他作为一个顾问,在公司的执行、培训和设计编码的服务中提供建议,使公司节省在软件中的成本。它已经出版的了8本书,包括《Taming Java Thread》(Apress, 2000)和《Compiler Design in C》(Pearson Higher Education,1990),并且在加州大学伯克利分校讲课。在他的网站,你会发现更多的信息。(http://www.holub.com)

Resources
&#8226; A good, though academic, treatment of fragile base classes by Leonid Mikhajlov and Emil Sekerinski:
http://www.cas.mcmaster.ca/~emil/publications/fragile/ecoop98.pdf
&#8226; See all of Allen Holub's Java Toolbox columns:
http://www.javaworld.com/columns/jw-toolbox-index.shtml
&#8226; View David Geary's Java Design Patterns columns:
http://www.javaworld.com/columns/jw-java-design-patterns-index.shtml
&#8226; The Gang of Four book is the seminal work on design patterns: Design Patterns, Eric Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, and John Vlissides (Addison-Wesley Publishing Co., 1995; ISBN: 0201633612):
http://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/0201633612/javaworld
&#8226; Browse the Design Patterns section of JavaWorld's Topical Index:
http://www.javaworld.com/channel_content/jw-patterns-index.shtml
&#8226; Browse the Object-Oriented Design and Programming section of JavaWorld' Topical Index:
http://www.javaworld.com/channel_content/jw-oop-index.shtml
&#8226; Visit the JavaWorld Forum:
http://www.javaworld.com/javaforums/ubbthreads.php?Cat=&C=2
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