闲说继承

继承已经是一个古老的话题了，不过最近又在一些地方看到有人讨论它，加上自己也有一些想法，因此形成了这篇文章。

继承好不好？

经典的OO理论说：继承是面向对象的三大基石之一。
现代的OO理论说：组合优于继承。

这两种说法显然是彼此冲突的。如果组合优于继承的话，那么为什么组合没有取代继承成为OO的基石呢？哪一种说法更有道理？
对这个问题，简单的说哪个比哪个更好其实是没有多大意义的。我们应当从技术发展的历史角度去看，这两种说法各自是在什么时期产生的，它们形成的背景是什么，才能对此问题有一个更加深刻的理解。

面向对象的思想形成与上个世纪70年代，但真正在软件开发阵营中流行开则是在80年代末和90年代初的时间。巧合的是，这一时间也正是以Windows 3.x为代表的图形操作系统兴起的时代。于是面向对象当时所面临的主要问题就是：如何以OO的理论封装图形界面的开发？很多重要的早期OO思想都是在这个时期形成的，包括对于继承的使用。

让我们考虑一下图形界面的特点。很容易发现：这个领域确实非常适合使用继承，因为图形对象天生就存在着is-a关系。比如，所有图像对象都是Window，所有对话框都是Dialog，所有按钮都是Button，等等。所以我们可以看到的结果就是：所有的图形界面框架都大量使用了继承，而且继承的层次通常都非常深。例如，下图是WPF中最主要的界面类——Window的继承关系，它的继承层次深达9层！

所有图形框架在继承方面几乎无一例外。Java Swing对图形框架由于较多使用MVC，因此继承的深度要浅一些，但是主要的JFrame类继承深度也达到了6层：

至此我们应该理解，为什么早期OO理论要将继承作为面向对象的基石了。因为当时软件开发的领域还比较狭窄，所以很多开发者根据自己在图形领域的开发经验认定：继承是OO必不可少的重要基础，并且应当尽可能的使用。

随着历史的发展，软件开发逐渐进入了两层和三层时代。程序员发现，原来在桌面应用中得心应手的继承突然之间不那么好用了。为什么呢？
原因之一：两层和三层开发的主要工作之一是对实体建模。而现实中的实体大多数是相对独立的，它们之间的关系更多的表现为实体之间的关联，而不是从属关系；
原因之二，很重要的现实问题：多层开发的主要物质基础之一——关系数据库，无法很自然的描述继承关系。事实上这也是ORM出现的重要理由之一。但即使是现在最好的ORM工具，要在数据库中描述继承关系仍然非常复杂。这迫使程序员在相当程度上放弃了继承；
原因之三：分层的开发方式逐渐流行开来，而继承造成的类属关系耦合非常不利于分层。

出于这些考虑，现代的OO理论为什么更加推荐组合而非继承，应该就容易理解了。
那么现代OO理论是不是对于继承的看法就完美了呢？我认为也不是。事实上我认为，现代OO理论存在着忽视继承的问题，很多理论书籍只是简单的告诉我们优先使用组合，而根本就不告诉我们在什么时候应当合理使用继承，什么时候不应当使用。这是从早期OO的过度使用继承跳到了另一个极端，也是不可取的。

接下类我要讲讲对于继承的几个常见的错误观念。

1. “组合优于继承。”
就一般的意义上说，这个讲法是没错的，但问题在于实在太简略了。它并没有告诉我们什么情况下组合优于继承。一个很自然的问题就是，如果组合在任何情况下都优于继承的话，那继承还有存在的必要吗？

有些情况下继承确实比组合要好。再回到图形界面的例子，Button继承于Window（这是早期MFC的叫法；在WinForm/WPF的分类中，Button继承于Control，Window通常用来定义顶层窗口），这是没有问题的，如果一定要用组合来实现Button的话，反而会导致不必要的复杂性。之所以这种情况下继承更好，根本原因是这里存在着确定的is-a关系（Button is a Window）。所以我们可以得出这样一个结论：如果语义上存在着明确的is-a关系，则考虑使用继承；如果没有，使用组合。

需要说明的是，这个结论其实也并不是完整的，原因我在后面还会继续讲到。

2. “继承的目的是为了复用。”
这个说法根本是错误的，但就是这个错误说法的流行程度简直让人吃惊。继承并不是为了复用，继承的根本目的是为了对现实世界进行更好的建模，容易复用只是优秀模型的一个必然结果而已。我们不能倒果为因，特别是，我们不应该为了复用的目的而去继承。

举一个现实的例子。汽车可以复用轮子的一些特性（比如可以Run和Stop），那么我们应当让汽车从轮子继承吗？我看到真的有一些人就是这么建模的。但是从逻辑上想一想就知道，这是非常不合理的，汽车并不是轮子。我们建立了一个错误的模型，这会让我们在以后付出代价——比如说，要让汽车能够换轮子怎么办？只好傻眼了。

再次强调：继承的目的不是复用，不应当为了能够复用而使用继承。你应当尽力去建立一个逻辑合理的模型，不应该仅仅为了方便而扭曲这个模型。

3. 只要存在is-a关系就应当使用继承
在第一点我说过：如果语义上存在着明确的is-a关系，则考虑使用继承；如果没有，使用组合。我还补充说这个结论并不完整，这里就会说明原因。

我们还是从一个例子说起。下面是许多OO书籍都会提到的一个经典例子：

在这个模型中，Sales和Manager都是Employee，但是它们计算薪水的方法是不同的。不同的记薪方法可以通过重载getSalary()方法来实现。

这么经典的例子有没有问题呢？有！我们可以这样想，“如果雇员被提升为经理，会怎么样？”

问题来了。在OO的世界中，对象所属的类型是这个对象的本质属性，任何对象在生命期间无法改变自己所属的类别。但是现实中对象的身份很多时候是可以改变的。我们从这里可以发现继承的一个重大问题：一旦对象的身份发生改变，那么继承层次就完全崩溃了。

那么图形界面中为什么可以使用继承呢？因为图形界面领域的对象身份是相当稳定的。Button就是Button，它不会突然变成一个顶层窗口。所以这里使用继承不会发生任何问题。但是对于类型可变的场合，继承是不适合的。

从建模的角度，我们也可以这样理解：是Sales还是Manager，并不是一个人的本质属性，它是可变的。一个人的本质属性只有他自身（姓名、性别事实上都是可变的）。我们不能够把非本质属性应用到继承层次上面。

所以上面的结论应该这样表述才算完整：如果语义上存在着明确的is-a关系，并且这种关系是稳定的、不变的，则考虑使用继承；如果没有is-a关系，或者这种关系是可变的，使用组合。

我们可以使用策略模式来将上面的例子重构为使用组合，如下图所示：

从上述结论我们可以看到，继承的使用的确是受到很多限制，在很多情况下也确实是组合优于继承。但是不分场合、不论条件的认为组合一定比继承好，也是过于教条主义的表现。合理的做法只有一个：具体问题具体分析。