组合与继承

本课属于 Coddy Java 学习旅程的“面向对象编程”单元。第 47 课，共 87 课。

继承会创建“是一个”的关系：Dog是一个Animal。但如果一个类需要某种功能，而它并不是提供该功能的对象，该怎么办？这时就可以使用组合，建立“有一个”的关系。

使用组合时，一个类会将其他类的实例作为字段，而不是继承它们：

// 继承方式：Car 是 Engine（不合理）
class Car extends Engine { }

// 组合方式：Car 有一个 Engine（合理）
class Car {
    private Engine engine;
    
    public Car(Engine engine) {
        this.engine = engine;
    }
    
    public void start() {
        engine.ignite();
    }
}

组合有几个优点。你可以在运行时更换组合对象，例如更换引擎。

你还可以组合多个类的行为，这是 Java 中的继承无法实现的。组合后的类只会公开它选择的方法，从而提供更好的封装性。

一个实用的准则：当存在真正的“是一种”关系，并且子类确实表示父类的一个专门版本时，使用继承。

当你需要使用另一个类的功能，但又不想成为该类型时，可以使用组合。许多经验丰富的开发者遵循这样一条原则：“优先使用组合，而不是继承”，因为这样可以让代码更灵活、更易于维护。

挑战

简单

我们来使用组合构建一个计算机系统，演示“拥有”关系。让 Computer 继承自它的组件并不合理，因此你的计算机会包含正常运行所需的部件。

你会把代码分成 3 个文件：

Processor.java：创建一个表示 CPU 的类。Processor 有两个私有字段：brand（String）和 speedGHz（double）。添加一个构造函数来初始化这两个字段，并为每个字段添加 getter 方法。再添加一个 process() 方法，返回一个 String：[brand] processing at [speedGHz] GHz
Memory.java：创建一个表示 RAM 的类。Memory 有两个私有字段：type（String，例如 "DDR4" 或 "DDR5"）和 sizeGB（int）。添加构造函数、getter，以及一个 load() 方法，返回：Loading [sizeGB]GB [type] memory
Computer.java：组合的优势就在这里！你的 Computer 类应该将 Processor 和 Memory 作为私有字段。它不继承这两个类，而是包含它们。添加一个接受这两个组件的构造函数。再添加一个 boot() 方法，返回多行 String，通过使用这些组件显示计算机启动过程：
```
Booting computer...
[processor.process() result]
[memory.load() result]
System ready!
```
另外，添加一个 getSpecs() 方法，返回：Specs: [processor brand] CPU, [memory sizeGB]GB [memory type]
Main.java：让组合后的系统运行起来！你会收到 4 个输入：处理器品牌（String）、处理器速度（double）、内存类型（String）和内存大小（int）。
使用这些值创建一个 Processor 和一个 Memory，然后将它们组合成一个 Computer。打印调用 boot() 的结果，然后打印调用 getSpecs() 的结果。

你会依次收到 4 个输入：处理器品牌、处理器速度（GHz）、内存类型和内存大小（GB）。

注意，Computer 会把工作交给它的组件，而不是试图成为这些组件。这就是组合的优势！Computer 可以使用你提供的任何 Processor 或 Memory，让设计更灵活、更贴近实际。

亲手试试

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        
        // 读取输入
        String processorBrand = scanner.nextLine();
        double processorSpeed = Double.parseDouble(scanner.nextLine());
        String memoryType = scanner.nextLine();
        int memorySize = Integer.parseInt(scanner.nextLine());
        
        // TODO: 用品牌和速度创建一个 Processor 对象
        
        // TODO: 用类型和大小创建一个 Memory 对象
        
        // TODO: 组合 Processor 和 Memory，创建一个 Computer 对象
        
        // TODO: 打印 boot() 的结果
        
        // TODO: 打印 getSpecs() 的结果
    }
}

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