وراثت جاوا در مقابل ترکیب: نحوه انتخاب

وراثت و ترکیب، دو روش اساسی برای ارتباط کلاس‌های جاوا را مقایسه کنید، سپس اشکال‌زدایی ClassCastExceptions را در وراثت جاوا تمرین کنید.

وراثت و ترکیب دو تکنیک برنامه نویسی هستند که توسعه دهندگان برای ایجاد رابطه بین کلاس ها و اشیاء استفاده می کنند. در حالی که وراثت یک کلاس را از کلاس دیگر مشتق می کند، ترکیب یک کلاس را به عنوان مجموع اجزای آن تعریف می کند.

کلاس‌ها و اشیاء ایجاد شده از طریق وراثت هستند همبستگی محکم زیرا تغییر والد یا سوپرکلاس در یک رابطه ارثی خطر شکستن کد شما را به همراه دارد. کلاس‌ها و اشیاء ایجاد شده از طریق ترکیب به‌طور آزاد با هم مرتبط هستند، به این معنی که می‌توانید به راحتی اجزای سازنده را بدون شکستن کد خود تغییر دهید.

از آنجایی که کدهای جفت آزاد انعطاف پذیری بیشتری ارائه می دهند، بسیاری از توسعه دهندگان بر این باورند که ترکیب تکنیکی بهتر از وراثت است، اما حقیقت پیچیده تر است. انتخاب یک ابزار برنامه نویسی شبیه به انتخاب ابزار آشپزخانه مناسب است: شما از چاقوی کره برای برش سبزیجات استفاده نمی کنید و به همین ترتیب، نباید ترکیب را برای هر سناریو برنامه نویسی انتخاب کنید. 

وارث و ترکیب در جاوا

در این مقاله، تفاوت‌های بین وراثت و ترکیب و نحوه تصمیم‌گیری صحیح برای برنامه‌های جاوا را خواهید آموخت:

• زمان استفاده از وراثت در جاوا
• زمان استفاده از ترکیب در جاوا
• تفاوت های بین وراثت و ترکیب
• رویکردن روش با وراثت جاوا
• استفاده از سازنده با وراثت
• casting و ClassCastException را تایپ کنید
• اشتباهات رایج وراثت در جاوا
• چه چیزهایی را در مورد وراثت در جاوا به خاطر بسپارید

زمان استفاده از وراثت در جاوا

در برنامه نویسی شی گرا، زمانی می توانیم از وراثت استفاده کنیم که بدانیم بین یک فرزند و کلاس والد آن رابطه “is a” وجود دارد. برخی از نمونه ها عبارتند از:

• یک فرد یک انسان است.
• گربه یک حیوان است.
• خودرو یک وسیله نقلیه است.

در هر مورد، فرزند یا زیر کلاس یک نسخه تخصصی از والد یا سوپرکلاس است. به ارث بردن از superclass نمونه ای از استفاده مجدد از کد است. برای درک بهتر این رابطه، کمی وقت بگذارید و کلاس Car را مطالعه کنید، که از Vehicle به ارث می رسد:

class Vehicle {

    String brand;
    String color;
    double weight;
    double speed;

    void move() {
        System.out.println("The vehicle is moving");
    }
}

public class Car extends Vehicle {
    String licensePlateNumber;
    String owner;
    String bodyStyle;

    public static void main(String... inheritanceExample) {
        System.out.println(new Vehicle().brand);
        System.out.println(new Car().brand);
        new Car().move();
    }
}

هنگامی که قصد استفاده از وراثت را دارید، از خود بپرسید که آیا زیر کلاس واقعاً نسخه تخصصی تری از سوپرکلاس است یا خیر. در این صورت خودرو یک نوع وسیله نقلیه است، بنابراین رابطه ارث معنا پیدا می کند. 

زمان استفاده از ترکیب در جاوا

در برنامه نویسی شی گرا، می توانیم از ترکیب در مواردی استفاده کنیم که یک شی “دارای” (یا بخشی از) شی دیگری است. برخی از نمونه ها عبارتند از:

• یک ماشین دارای باتری است (باتری بخشی از خودرو است).
• یک فرد یک قلب دارد  (قلب بخشی از یک شخص است).
• یک خانه دارای یک اتاق نشیمن است (اتاق نشیمن بخشی از خانه است).

برای درک بهتر این نوع رابطه، ترکیب یک خانه را در نظر بگیرید:

public class CompositionExample {

    public static void main(String... houseComposition) {
        new House(new Bedroom(), new LivingRoom());
        // The house now is composed with a Bedroom and a LivingRoom
    }

    static class House {

        Bedroom bedroom;
        LivingRoom livingRoom;

        House(Bedroom bedroom, LivingRoom livingRoom) {
            this.bedroom = bedroom;
            this.livingRoom = livingRoom;
        }
    }
    static class Bedroom { }
    static class LivingRoom { }
}

در این مورد، ما می دانیم که یک خانه دارای یک اتاق نشیمن و یک اتاق خواب است، بنابراین می توانیم از اشیاء Bedroom و  LivingRoom در ترکیب یک استفاده کنیم. >خانه. 

کد را دریافت کنید

کد منبع را برای مثال در این مقاله دریافت کنید. می‌توانید همزمان با دنبال کردن مثال‌ها، آزمایش‌های خود را اجرا کنید.

تفاوت بین وراثت و ترکیب

اکنون اجازه دهید وراثت و ترکیب را در جاوا مقایسه کنیم. آیا موارد زیر نمونه خوبی از ارث است؟

import java.util.HashSet;

public class CharacterBadExampleInheritance extends HashSet<Object> {

    public static void main(String... badExampleOfInheritance) {
        BadExampleInheritance badExampleInheritance = new BadExampleInheritance();
        badExampleInheritance.add("Homer");
        badExampleInheritance.forEach(System.out::println);
    }

در این مورد، پاسخ منفی است. کلاس فرزند متدهای زیادی را به ارث می برد که هرگز از آنها استفاده نخواهد کرد و در نتیجه کدهایی به هم پیوسته است که گیج کننده و نگهداری آن دشوار است. اگر دقت کنید، همچنین مشخص می‌شود که این کد تست «است» را قبول نمی‌کند.

اکنون بیایید همان مثال را با استفاده از ترکیب امتحان کنیم:

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class CharacterCompositionExample {
    static Set<String> set = new HashSet<>();

    public static void main(String... goodExampleOfComposition) {
        set.add("Homer");
        set.forEach(System.out::println);
    }

استفاده از ترکیب برای این سناریو به کلاس  CharacterCompositionExample اجازه می‌دهد فقط از دو روش از HashSet استفاده کند، بدون اینکه همه آنها را به ارث ببرد. در نهایت کد ساده‌تر و کم‌تر جفت‌شده‌ای داریم که درک و نگهداری آن آسان‌تر است.

روی کردن روش با وراثت جاوا

وراثت به ما اجازه می دهد تا از متدها و سایر ویژگی های یک کلاس در یک کلاس جدید استفاده مجدد کنیم که بسیار راحت است. اما برای اینکه وراثت واقعاً کار کند، ما همچنین باید بتوانیم برخی از رفتارهای ارثی را در زیر کلاس جدید خود تغییر دهیم. برای مثال، ممکن است بخواهیم صدایی را که Cat تولید می کند، تخصصی کنیم:

class Animal {
    void emitSound() {
        System.out.println("The animal emitted a sound");
    }
}
class Cat extends Animal {
    @Override
    void emitSound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}
class Dog extends Animal {
}

public class Main {
    public static void main(String... doYourBest) {
        Animal cat = new Cat(); // Meow
        Animal dog = new Dog(); // The animal emitted a sound
        Animal animal = new Animal(); // The animal emitted a sound
        cat.emitSound();
        dog.emitSound();
        animal.emitSound();
    }
}

این نمونه ای از وراثت جاوا با نادیده گرفتن متد است. ابتدا، کلاس Animal را توسعه می کنیم تا یک کلاس Cat جدید ایجاد کنیم. در مرحله بعد، روش emitSound() کلاس Animal را لغو می‌کنیم تا صدای خاصی را که Cat می‌سازد به دست آوریم. حتی اگر نوع کلاس را به عنوان Animal اعلام کرده‌ایم، وقتی آن را به‌عنوان Cat نمونه‌سازی می‌کنیم، میو گربه را دریافت می‌کنیم. 

اغلب روش چندشکلی است

شایان ذکر است که نسخ روش نمونه ای از چندشکلی است< /a> یا فراخوانی روش مجازی.

class Animal {}
class Mammal {}
class Dog extends Animal, Mammal {}

class Animal {}
class Mammal extends Animal {}
class Dog extends Mammal {}

interface Animal {}
interface Mammal {}
class Dog implements Animal, Mammal {}

public class SuperWordExample {
    class Character {
        Character() {
            System.out.println("A Character has been created");
        }
        void move() {
            System.out.println("Character walking...");
        }
    }
    class Moe extends Character {
        Moe() {
            super();
        }
        void giveBeer() {
            super.move();
            System.out.println("Give beer");
        }
    }
}

public class ConstructorSuper {
    class Character {
        Character() {
            System.out.println("The super constructor was invoked");
        }
    }
    class Barney extends Character {
        // No need to declare the constructor or to invoke the super constructor
        // The JVM will to that
    }
}

public class CustomizedConstructorSuper {
    class Character {
        Character(String name) {
            System.out.println(name + "was invoked");
        }
    }
    class Barney extends Character {
        // We will have compilation error if we don't invoke the constructor explicitly
        // We need to add it
        Barney() {
            super("Barney Gumble");
        }
    }
}

public class CastingExample {
    public static void main(String... castingExample) {
        Animal animal = new Animal();
        Dog dogAnimal = (Dog) animal; // We will get ClassCastException
        Dog dog = new Dog();
        Animal dogWithAnimalType = new Dog();
        Dog specificDog = (Dog) dogWithAnimalType;
        specificDog.bark();
        Animal anotherDog = dog; // It's fine here, no need for casting
        System.out.println(((Dog)anotherDog)); // This is another way to cast the object
    }
}
class Animal { }
class Dog extends Animal { void bark() { System.out.println("Au au"); } }

Animal animal = new Animal();

Dog dogAnimal = (Dog) animal;

Dog dog = new Dog();

Animal anotherDog = dog;

Animal dogWithAnimalType = new Dog();
Dog specificDog = (Dog) dogWithAnimalType;
specificDog.bark();

System.out.println(((Dog)anotherDog)); // This is another way to cast the object

public class InheritanceCompositionChallenge {
    private static int result;
    public static void main(String... doYourBest) {
        Character homer = new Homer();
        homer.drink();
        new Character().drink();
        ((Homer)homer).strangleBart();
        Character character = new Character();
        System.out.println(result);
        ((Homer)character).strangleBart();
    }
    static class Character {
        Character() {
            result++;
        }
        void drink() {
            System.out.println("Drink");
        }
    }
    static class Homer extends Character {
        Lung lung = new Lung();
        void strangleBart() {
            System.out.println("Why you little!");
        }
        void drink() {
            System.out.println("Drink beer");
            lung.damageLungs();
        }
    }
    static class Lung {
        void damageLungs() {
            System.out.println("Soon you will need a transplant");
        }
    }
}

Drink
Drink
Why you little!
۲
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException:....

Drink beer
Soon you will need a transplant
Drink
Why you little!
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException:....

Drink beer
Soon you will need a transplant
Drink
Why you little!
۳
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException:....

Drink beer
Soon you will need a transplant
Drink
Why you little!
۲
Why you little!

Drink beer
Soon you will need a transplant
Drink
Why you little!
۳
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException:....

Character homer = new Homer();
 homer.drink();

Drink beer
Soon you will need a transplant

new Character().drink();

Drink beer

 ((Homer)homer).strangleBart();

System.out.println(result);

((Homer) character).strangleBart();