在 Java 中混合组合和继承

Question

是否可以在 Java 中混合组合和继承？拳头我有一些通用的类是一个HAS-A（或HAS-MANY）关系（组合）。

通用类:

Structure、TypeA、TypeB、TypeC等，其中Structure与TypeA、TypeB、TypeC是HAS-A关系。

但是后来我也有几组sub类继承自泛型类（继承）并且处于相同的关系

套子类:

第 1 组：

Structure1、TypeA1、TypeB1、TypeC1等，其中Structure1与TypeA1、TypeB1、TypeC1是同一个HAS-A关系，就像泛型类.

并且：Structure1 extends Structure，TypeA1 extends TypeA，...，TypeC1 extends TypeC，等等

...直到第 X 组：

StructureX、TypeAX、TypeBX、TypeCX 等

每个特殊结构都有一个特定的 sub-TypeA、sub-TypeB 和 sub-TypeC 等。通用类定义了一些代码（属性和方法），我希望在处理特殊结构时重用这些代码。 下面的代码可以很好地解释我面临的问题。（我不知道这是否可以通过 Java "generics" 以某种方式解决，但我认为不能。）

/***********************************************************************************************
/ Generic Structure of Structure-Class with Instances of Generic other classes (Composition)
/***********************************************************************************************/
class Structure {

    // Substructures
    TypeA instanceA;
    TypeB instanceB;

    // Defining many methods using the instances of other generic classes like TypeA
    void setGenericAttributeOfA(int value) {
        instanceA.genericAttribute = value;
    }
    void setGenericAttributeOfB(int value) {
        instanceB.genericAttribute = value;
    }
}

class TypeA {
    int genericAttribute;
}
class TypeB {
    int genericAttribute;
}

/***********************************************************************************************
/ Specific implementation of a Structure-Class with specific implementation of the other classes (Inheritance)
/***********************************************************************************************/

// In the specific implementations I want to use the generic methods, because I do not want to 
// rewrite the code for each and every specific implementation. But they should 

class Structure1 extends Structure {

    // This will create an additional attribute instanceA of specific TypeA1, so I will end up with two instances:
    // (1) TypeA super.instanceA and (2) TypeA1 this.instanceA. But what I would like is to have only
    // one instanceA of type TypeA1 that can also be used by the global methods of the generic Structure.
    TypeA1 instanceA;

    Structure1() {
        // This creates an instance of type TypeA1, but it cannot be used in the generic methods
        // because it is hold in a separate "local" variable that is not known to the generic Structure methods
        instanceA = new TypeA1();
        // This creates an instance of type TypeB1, but it cannot access the "local" specific attributes,
        // because it is hold in a varable which is statically types as TypeB
        instanceB = new TypeB1(); 
    }

    void specificMethod() {
        setGenericAttributeOfA(42); // would fail, because instanceA of type generic TypeA is null
        instanceA.specificAttribute = 13; // works only for "local" specific attributes

        setGenericAttributeOfB(42); // works only for generic attributes
        instanceB.specificAttribute = 13; // would fail, because instanceB is statically typed as generic TypeB which does not have this attribute
        ((TypeB1)instanceB).specificAttribute = 13; // works but is an ugly work-around and over-complicated if to be used many times
    }
}

class TypeA1 extends TypeA {
    int specificAttribute;
}
class TypeB1 extends TypeB {
    int specificAttribute;
}

Answer 1

也许Generics可以帮忙？

声明 Structure 为通用：

class Structure<T1 extends TypeA, T2 extends TypeB, T3 extends TypeC> {
    T1 instanceA;
    T2 instanceB;
    T3 instanceC;
}

并且您的特定结构将通过指定类型参数从泛型 Structure 继承：

class Structure1 extends Structure<TypeA1, TypeB1, TypeC1> {
    // here instanceA will be of type TypeA1, instanceB will be TypeB1 etc.
}

Answer 2

您的类型层次结构似乎不必要地复杂。围绕数据实现继承通常具有挑战性，这个场景就是一个典型的例子。

您可以考虑重新设计类型的要点：

Type 和 TypeB 是相同的，至少就 post 而言是这样。除非这些 class 中的每一个都有特定的行为，否则您可以让它们合并：
```
// Replacement for TypeA and TypeB
class Type {
    int genericAttribute;
}
```
如果它们有特定的行为，您可以制作 Type 接口并考虑切换到 getter 和 setter 而不是字段（无论如何这是一个更好的主意）

之后，TypeA1和TypeB1可以扩展同一个父级，Type:

class TypeA1 extends Type {
    int specificAttribute;
}
class TypeB1 extends Type {
    int specificAttribute;
}

关于 Structure class：你只需要这个 class 因为你想实现 "generic" 与 TypeA 和 TypeB 相关的行为。应该不再需要这种区别了，因为这两个已经合并到 Type，所以你可以省去这个 class，留下数据来处理。并且数据可以移动到 Structure1（不需要为这些字段设置一个公共的、单独的位置，因为 Structure1 无论如何都有两种具体类型）：

//this doesn't need a parent any more
class Structure1 {

    TypeA1 instanceA;
    TypeB1 instanceB;

    Structure1() {
        instanceA = new TypeA1();
        instanceB = new TypeB1(); 
    }

    //This doesn't have to be implemented like this
    //I kept it to show the relation to your original
    //design. I would simply add 
    //setGenericAttribute(int) to Type
    void setGenericAttribute(Type type, int value) {
        type.genericAttribute = value;
    }

    void specificMethod() {
        setGenericAttribute(instanceA, 42);
        instanceA.specificAttribute = 13;

        setGenericAttribute(instanceB, 42);
        instanceB.specificAttribute = 13;
    }
}

Answer 3

TL;DR 在你的类型上使用方法转发，如果这确实有效，因为事情太复杂了，那么查找 SOLID 原则并使用设计模式来制作你的类型和 class紧随其后。

为每种类型添加 getter 和 setter，并且永远不要直接访问字段。如果您打算直接访问字段，请使用内部 class。使用 getter 和 setter，您可以拥有一个 infoObject，它可以携带可以传递给您想要的特定字段的值。或者你可以传入一个数据结构，或者你使用可变参数。无论哪种方式，你都有灵活性。
我不知道你是在尝试处理结构设计问题还是行为设计问题，这就是你遇到问题的原因。 查找 SOLID 原则。 您的 Structure class 试图达到两个目的。您正在尝试创建一个负责创建和包含对象的数据对象，同时还尝试为对象处理数据。 您基本上需要选择两种设计模式来处理您的意图。我建议使用 Bridge and Builder 模式。 创建一个构建 Type 对象的构建器 class，然后使结构 class 仅包含顶部 class 的字段。然后结构 class 不必访问类型特定的方法或字段。构建器会，所以你需要考虑为不同类型制作构建器的最佳 SOLID 方法。您可能需要为每种类型或每个 class 构建器，具体取决于它的复杂程度，但如果您有 getter 和 setter，那也不会太糟糕。此外，您可能想考虑将工厂或抽象工厂与构建器一起使用，以便工厂确定对象的类型（以及 class child/parent 的类型），构建器将利用该信息构建一个该特定 class 的对象，其中填充了所有特定字段。

方法转发是你的朋友。你似乎已经有了这个想法，但没有尽可能多地使用它。如果你想制作通用方法来设置不同对象的值，那么 classes 有 overriden/overloaded 方法来为你完成工作。在下面的示例中更容易看到解释：

class TypeA {

    int genericAttribute;

    setAttributes(int genericAttribute){
        this.genericAttribute = genericAttribute;
    }

}

class TypeB { 

    int genericAttribute;

    setAttributes(int genericAttribute){
        this.genericAttribute = genericAttribute;
     }
}

class TypeA1 extends TypeA {

    int specificAttribute;

    setAttributes(int genericAttribute, int specificAttribute){
        setAttributes(genericAttribute);
        this.specificAttribute = specificAttribute;
    }
}

class TypeB1 extends TypeB {

    int specificAttribute;

    setAttributes(int genericAttribute, int specificAttribute){
        setAttributes(genericAttribute);
        this.specificAttribute = specificAttribute;
    }
}

继续这个模式，你会得到你想要的，甚至不用尝试。

在 Java 中混合组合和继承

Mixing Composition and Inheritance in Java

java

inheritance

object-composition

通用类:

套子类:

第 1 组：

...直到第 X 组：

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inheritance

object-composition

通用 类:

套子类:

第 1 组：

...直到第 X 组：

通用类: