Опубликован: 23.10.2005 | Доступ: свободный | Студентов: 3868 / 144 | Оценка: 4.44 / 4.19 | Длительность: 33:04:00
Специальности: Программист
Лекция 6:

Используйте наследование правильно

Использование наследования: таксономия таксономии

Мощь наследования - это следствие его универсальности. Правда и то, что временами оно наносит вред, заставляя многих авторов вводить ограничения на механизм. Понимая эти опасения, а иногда и разделяя их, отбросим случайные сомнения и страхи и научимся радоваться наследованию во всех его законных вариантах, к исследованию которых мы теперь и переходим.

Дадим обзор правильного использования наследования:

  • наследование подтипов (subtype inheritance);
  • наследование вида (view inheritance);
  • наследование с ограничением (restriction inheritance);
  • наследование с расширением (extension inheritance);
  • наследование с функциональной вариацией (functional variation inheritance);
  • наследование с вариацией типа (type variation inheritance);
  • наследование с конкретизацией (reification inheritance);
  • структурное наследование (structure inheritance);
  • наследование реализации (implementation inheritance);
  • льготное наследование (facility inheritance) с двумя специальными вариантами: наследование констант и абстрактной машины (черного ящика) (constant inheritance и machine inheritance).

Некоторые из этих категорий (подтипы, вид, реализация, конкретизация, льготы) приводят к специфическим проблемам, обсуждаемым в отдельных разделах.

Область действия правил

Относительно широкое рассмотрение наследования, предпринятое в этой книге, не означает, что "подходит все". Мы принимаем и фактически поддерживаем только некоторые формы наследования, часть из которых одобряется не всеми авторами. Конечно, есть много способв неверного использования наследования, вроде CAR_OWNER. Так что случаи наследования строго ограничены:

Правило Наследования

Каждое использование наследования должно принадлежать одной из допустимых категорий.

Это правило утверждает, что все типы наследования известны и что, если встречается ситуация, не покрываемая этими типами, то не следует применять наследование.

Под допустимыми категориями понимаются категории, рассматриваемые в этом разделе. И я надеюсь, что все имеющие смысл ситуации полностью покрываются этим рассмотрением. Но таксономия (введение классификации) может нуждаться в дальнейшем обдумывании. Я нашел немногое в литературе по этой теме, наиболее полезная ссылка на неопубликованные тезисы диссертации [Girod 1991]. Так что вполне возможно, что в этой попытке классификации пропущены некоторые категории. Но правило говорит, что, если вы рассматриваете возможное применение наследования, не укладывающееся в предложенную схему, то следует серьезно подумать, скорее всего, применять его не следует. Если же по зрелому размышлению вы решите применить наследование, то это стоит рассматривать как новый вклад в классификацию.

Мы уже видели следствие правила Наследования - правило Таксомании, устанавливающее необходимость введения собственного вклада для класса наследника. Это непосредственно следует из того, что каждая легитимная форма наследования, детализируемая ниже, требует от наследника выполнения по крайней мере одной из ранее перечисленных операций.

Правило Наследования не запрещает наследственные связи, принадлежащие более чем к одной категории. Однако такая практика не рекомендуется.

Правило Упрощения Наследования

Следует предпочитать наследование, принадлежащее ровно одной допустимой категории.

Это не абсолютное правило; оно относится к рекомендательным положительным правилам. Оно вводится в интересах простоты и ясности: всякий раз, когда вводится наследственная связь межу двумя классами, неявно применяются методологические принципы, в особенности при решении вопроса выбора одного из применимых вариантов. Простота структуры уменьшает вероятность ошибки проектирования или создания хаоса, усложняющего использование и сопровождение.

Конечно, возможна ситуация, при которой одна наследственная связь служит двум различным целям в нашей классификации. Но такие случаи составляют меньшинство.

К сожалению, я не знаю простого критерия, недвусмысленно говорящего о корректности свертки нескольких категорий в одну наследственную связь. Отсюда и происходит рекомендательный характер правила. Автор разработки, основываясь на ясном понимании методологии наследования, должен принимать решение в каждом спорном случае.

Ошибочное использование

Прежде чем рассмотреть правильные случаи, еще раз поговорим об ошибках. Ошибаться - в природе человека, нельзя надеяться на полноту классификации возможных ошибок, но несколько общих ошибок идентифицируются просто.

Первая типичная ошибка связана с путаницей отношений " has " и " is ". Класс CAR_OWNER служит примером - экстремальным, но не уникальным. Мне доводилось слышать и видеть и другие подобные примеры, такие как APPLE_PIE, наследуемый от APPLE и от PIE, или (упоминаемый Adele Goldberg) ROSE_TREE, наследуемый от ROSE и от TREE.

Другим типичным примером является таксомания, в котором простое булево свойство, такое как пол персоны (или свойство с несколькими фиксированными значениями, такое как цвет светофора), используется как критерий наследования, хотя нет важных вариантов компонентов, зависящих от свойства.

Третьей типичной ошибкой является наследование по расчету (convenience inheritance), при котором разработчик видит некоторые полезные компоненты класса и создает наследника просто для того, чтобы использовать эти компоненты. Заметьте, использование "наследования реализации" или "наследование компонентов класса" являются допустимыми формами наследования, изучаемыми позже в этой лекции. Ошибка в том, что класс используется как родитель без подходящего отношения is-a между соответствующими абстракциями, а в некоторых случаях вообще без адекватной абстракции.

Общая таксономия

С этого момента речь пойдет о правильном использовании наследования. Список включает двенадцать различных категорий, для удобства сгруппированных в три семейства:

Классификация допустимых категорий наследования

Рис. 6.7. Классификация допустимых категорий наследования

Классификация основана на том наблюдении, что любая программная система отражает как внешнюю модель, так и связь с реалиями в области программных приложений. В связи с этим будем различать:

  • наследование модели, отражающее отношения "is-a" между абстракциями, характерными для самой модели;
  • программное наследование, выражающее отношения между объектами программной системы, не имеющих очевидных двойников во внешней модели;
  • наследование вариаций - специальный случай, относящийся как к моделям, так и программному наследованию, служащий для описания вариаций семейства классов.

Эти три общие категории облегчают понимание, но наиболее важные свойства задаются терминальными категориями.

Так как классификация сама по себе является таксономией, можно из любопытства задаться вопросом, как применить к ней самой идентифицируемые категории. Это является темой упражнения У6.2.

Следующие далее определения используют имя A для родительского класса и B для наследника:

Соглашение именования при определении категорий наследования

Рис. 6.8. Соглашение именования при определении категорий наследования

Каждое из определений будет устанавливать, в каких случаях A и B могут быть отложенными, а когда - эффективными. Обсуждение завершается таблицей, содержащей сводку применимых категорий для каждой комбинации отложенных и эффективных классов.

Александр Качанов
Александр Качанов
Япония, Токио
Янош Орос
Янош Орос
Украина, Киев