Komposition vs. Vererbung

Teil des Abschnitts Objektorientierte Programmierung der Dart-Journey von Coddy — Lektion 82 von 110.

Sie haben gelernt, dass Vererbung eine „is-a“-Beziehung erzeugt – ein Dog ist ein Animal. Aber es gibt einen anderen leistungsstarken Ansatz: Komposition, die eine „has-a“-Beziehung erzeugt. Anstatt Verhalten zu erben, enthält eine Klasse Instanzen anderer Klassen und delegiert die Arbeit an diese.

Betrachten Sie eine Car-Klasse. Mit Vererbung könnten Sie versuchen, eine Engine-Klasse zu erweitern – aber ein Auto ist kein Motor, es hat einen Motor:

class Engine {
  void start() => print('Engine started');
}

class Car {
  final Engine _engine = Engine();  // Komposition: Ein Auto HAT einen Motor
  
  void start() {
    _engine.start();  // An den Motor delegieren
    print('Car is ready to drive');
  }
}

void main() {
  var car = Car();
  car.start();
}

Der entscheidende Vorteil der Komposition ist die Flexibilität. Bei der Vererbung sind Sie an eine einzige Elternklasse gebunden. Mit Komposition können Sie mehrere Komponenten kombinieren und diese sogar zur Laufzeit austauschen:

class ElectricEngine {
  void start() => print('Electric motor humming');
}

class HybridCar {
  Engine? _gasEngine;
  ElectricEngine? _electricEngine;
  
  HybridCar({bool useElectric = false}) {
    if (useElectric) {
      _electricEngine = ElectricEngine();
    } else {
      _gasEngine = Engine();
    }
  }
}

Ein bekannter Grundsatz lautet „Komposition gegenüber Vererbung bevorzugen“. Verwenden Sie Vererbung, wenn eine echte „ist-ein“-Beziehung besteht und Sie Polymorphie benötigen. Verwenden Sie Komposition, wenn Sie Verhalten ohne enge Kopplung wiederverwenden möchten oder wenn ein Objekt Funktionen aus mehreren Quellen benötigt.

Aufgabe

Einfach

Lassen Sie uns ein Computersystem mittels Komposition bauen! Anstatt zu versuchen, einen Computer von seinen Teilen erben zu lassen, werden Sie separate Komponentenklassen erstellen und diese zusammensetzen – denn ein Computer hat eine CPU und hat Speicher, er ist keine CPU oder Speicher.

Sie werden Ihren Code in drei Dateien organisieren:

components.dart: Erstellen Sie zwei Komponentenklassen, die Computerteile repräsentieren:
- Eine CPU-Klasse mit einem String brand und double speedGHz. Fügen Sie eine process()-Methode hinzu, die einen String zurückgibt: '$brand processing at ${speedGHz}GHz'
- Eine Memory-Klasse mit einem int sizeGB. Fügen Sie eine load()-Methode hinzu, die einen String zurückgibt: 'Loading ${sizeGB}GB of data'
computer.dart: Erstellen Sie eine Computer-Klasse, die Komposition verwendet, um die Komponenten zu kombinieren. Ihr Computer sollte:
- Ein String name-Feld haben
- Eine CPU- und eine Memory-Instanz enthalten (Komposition – der Computer HAT diese Teile)
- Alle notwendigen Werte über seinen Konstruktor akzeptieren, um beide Komponenten intern zu erstellen
- Eine boot()-Methode haben, die an beide Komponenten delegiert und drei Zeilen ausgibt: den Namen des Computers gefolgt von ' starting...', dann das Ergebnis der process-Methode der CPU, dann das Ergebnis der load-Methode des Speichers
- Eine specs()-Methode haben, die einen String zurückgibt, der das System beschreibt: '$name: ${cpu.brand} ${cpu.speedGHz}GHz, ${memory.sizeGB}GB RAM'
main.dart: Importieren Sie Ihre Dateien und demonstrieren Sie die Komposition in Aktion:
- Erstellen Sie einen Computer namens 'Workstation' mit einer 'Intel'-CPU, die mit 3.5 GHz läuft, und 16 GB Speicher
- Rufen Sie die boot()-Methode auf
- Geben Sie das Ergebnis von specs() aus

Beachten Sie, dass die Computer-Klasse nicht CPU oder Memory erweitert – sie enthält diese und delegiert die Arbeit an sie. Dies ist die „hat-ein“-Beziehung (has-a), die durch Komposition entsteht!

Erwartete Ausgabe:

Workstation starting...
Intel processing at 3.5GHz
Loading 16GB of data
Workstation: Intel 3.5GHz, 16GB RAM

Spickzettel

Komposition erstellt eine „hat-ein“-Beziehung, bei der eine Klasse Instanzen anderer Klassen enthält und Arbeit an diese delegiert, anstatt von ihnen zu erben.

Einfaches Beispiel für Komposition:

class Engine {
  void start() => print('Engine started');
}

class Car {
  final Engine _engine = Engine();  // Car HAS an Engine
  
  void start() {
    _engine.start();  // Delegate to the engine
    print('Car is ready to drive');
  }
}

Komposition mit Flexibilität – Austausch von Komponenten:

class ElectricEngine {
  void start() => print('Electric motor humming');
}

class HybridCar {
  Engine? _gasEngine;
  ElectricEngine? _electricEngine;
  
  HybridCar({bool useElectric = false}) {
    if (useElectric) {
      _electricEngine = ElectricEngine();
    } else {
      _gasEngine = Engine();
    }
  }
}

Wann man Komposition gegenüber Vererbung bevorzugt:

Verwenden Sie Vererbung für echte „ist-ein“-Beziehungen, wenn Sie Polymorphie benötigen
Verwenden Sie Komposition, um Verhalten ohne enge Kopplung wiederzuverwenden oder wenn ein Objekt Funktionen aus mehreren Quellen benötigt
Allgemeine Richtlinie: „Bevorzugen Sie Komposition gegenüber Vererbung“

Probier es selbst

import 'computer.dart';

void main() {
  // TODO: Erstelle einen Computer namens "Workstation" mit:
  // - Intel CPU mit 3.5 GHz
  // - 16 GB Arbeitsspeicher

  // TODO: Rufe die boot() Methode auf

  // TODO: Gib das Ergebnis von specs() aus
}