Композиция против наследования

Часть раздела Объектно-ориентированное программирование путешествия по Dart на Coddy — урок 82 из 110.

Вы узнали, что наследование создает отношение «is-a» — Dog является Animal. Но существует другой мощный подход: композиция, которая создает отношение «has-a». Вместо наследования поведения класс содержит экземпляры других классов и делегирует им работу.

Рассмотрим класс Car. Используя наследование, вы могли бы попытаться расширить класс Engine — но машина не является двигателем, у неё есть двигатель:

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

class Car {
  final Engine _engine = Engine();  // Композиция: Car ИМЕЕТ Engine
  
  void start() {
    _engine.start();  // Делегирование двигателю
    print('Car is ready to drive');
  }
}

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

Ключевым преимуществом композиции является гибкость. При наследовании вы привязаны к одному родительскому классу. С помощью композиции вы можете комбинировать несколько компонентов и даже заменять их во время выполнения:

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();
    }
  }
}

Общепринятая рекомендация гласит: «отдавайте предпочтение композиции перед наследованием». Используйте наследование, когда существует истинная связь типа «является» (is-a) и вам необходим полиморфизм. Используйте композицию, когда вы хотите повторно использовать поведение без жесткой связи или когда объекту требуются возможности из нескольких источников.

Задание

Легко

Давайте создадим компьютерную систему, используя композицию! Вместо того чтобы пытаться наследовать компьютер от его частей, вы создадите отдельные классы компонентов и скомпонуете их вместе — потому что компьютер имеет (has) процессор и имеет память, он не является процессором или памятью.

Вы организуете свой код в три файла:

components.dart: Создайте два класса компонентов, представляющих части компьютера:
- Класс CPU с полями String brand и double speedGHz. Добавьте метод process(), который возвращает строку: '$brand processing at ${speedGHz}GHz'
- Класс Memory с полем int sizeGB. Добавьте метод load(), который возвращает строку: 'Loading ${sizeGB}GB of data'
computer.dart: Создайте класс Computer, который использует композицию для объединения компонентов. Ваш компьютер должен:
- Иметь поле String name
- Содержать экземпляры CPU и Memory (композиция — компьютер ИМЕЕТ эти части)
- Принимать все необходимые значения через конструктор для внутреннего создания обоих компонентов
- Иметь метод boot(), который делегирует работу обоим компонентам и выводит три строки: имя компьютера, за которым следует ' starting...', затем результат метода process процессора, затем результат метода load памяти
- Иметь метод specs(), который возвращает строку с описанием системы: '$name: ${cpu.brand} ${cpu.speedGHz}GHz, ${memory.sizeGB}GB RAM'
main.dart: Импортируйте ваши файлы и продемонстрируйте композицию в действии:
- Создайте Computer с именем 'Workstation', процессором 'Intel', работающим на частоте 3.5 ГГц, и 16 ГБ оперативной памяти
- Вызовите метод boot()
- Выведите результат метода specs()

Обратите внимание, что класс Computer не расширяет CPU или Memory — он содержит их и делегирует им работу. Это и есть отношение «has-a» (имеет), которое создает композиция!

Ожидаемый вывод:

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

Шпаргалка

Композиция создает отношение «has-a» (имеет), при котором класс содержит экземпляры других классов и делегирует им работу, а не наследует от них.

Базовый пример композиции:

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

class Car {
  final Engine _engine = Engine();  // Car ИМЕЕТ Engine
  
  void start() {
    _engine.start();  // Делегирование двигателю
    print('Car is ready to drive');
  }
}

Композиция с гибкостью — замена компонентов:

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();
    }
  }
}

Когда использовать композицию, а когда наследование:

Используйте наследование для истинных отношений «is-a» (является), когда вам нужен полиморфизм
Используйте композицию для повторного использования поведения без жесткой связи или когда объекту требуются возможности из нескольких источников
Общая рекомендация: «отдавайте предпочтение композиции перед наследованием»

Попробуйте сами

import 'computer.dart';

void main() {
  // TODO: Создайте Computer с именем "Workstation" со следующими параметрами:
  // - Intel CPU работающий на частоте 3.5 GHz
  // - 16 GB памяти

  // TODO: Вызовите метод boot()

  // TODO: Выведите результат работы specs()
}