轉 談談面向對象編程

這文章就像我本身寫的同樣，太多觀點。

原文見：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3NDM0ODQwMw==&mid=402191772&idx=1&sn=19e48d56a6fcd0616e3dc597cd52808f&scene=21#wechat_redirect

 

 

最近寫了些和函數式編程的文章，有讀者和我討論函數式編程和麪向對象編程的優劣。兩者都是很好的編程思想，都在着力解決代碼重用的問題，也彼此吸取對方的優勢，因此大可沒必要去分個高下。然而，

我面試過許多號稱精通面向對象編程（好比：Python / Ruby / C++）的工程師，隨便問幾個問題，就能夠看出這我的對面向對象的理解：

 

• 你以爲在面向對象編程中，最重要的思想是什麼？

• 若是有人說起「繼承」，我會讓她寫個她在工做中使用繼承的例子。

• 若是有人說起「多態」，我會讓她解釋一下多態，並讓她寫個她在工做中使用多態的例子。

• 若是有人說起「代碼重用」，我會讓她談談她對代碼重用的理解，並附上一個工做中重用的例子。

 

對第一個問題，不少人回答繼承，有些人會添上接口，多態等概念，不多人會說起代碼重用。

 

對第二個問題，幾乎 80% 的人都會寫出對象繼承的代碼，而這裏面有一大半的人寫出的「工做中」使用繼承的例子居然是某著名垃圾書中的經典誤人子弟的例子：Duck 繼承於 Bird，Bird 繼承於 Animal。

 

對第三個問題，幾乎全部人都是寫出對象繼承中的多態，而後通常的人給出的仍是那本著名垃圾書裏的著名例子：鳥能飛，也會叫，鴨子呱呱呱但不會飛。你能夠把鴨子對象賦給鳥，讓它發出呱呱呱的叫聲。

 

對於第四個問題，嗯，若是有人回答到第四個問題，並能信手拈來 Iterable，Comparable，這我的若是沒看『程序人生』的文章（嘿嘿），那就是基礎知識和編程思想已經八九不離十，能夠聊對象之外的東西了。

 

面向對象編程和函數式編程中最基本，也是最重要的要素是 代碼重用，或者更嚴格地說 代碼被重用。這裏爲何要嚴格區分代碼重用和代碼被重用呢？代碼重用根本不是個事兒，除非使用匯編語言，不然你寫十行代碼，九行都是在重用別人的代碼 —— 連往 console 輸出這樣的簡單語句，你是否是都用了語言自己的庫函數？就算語言將其納入核心語法，這個語言的實現也一定在底層調用了 libC 的某個函數，來獲取操做系統對此的支持。因此說，幹編程這一行，重用別人的代碼，咱們最在行不過；而讓本身的代碼被別人重用，咱們每每底氣不足。

 

寫過半年以上 Python 的，應該都知道所謂的 magic function，若是你的類定義實現了某個 magic function，那麼類就會擁有一些神奇的能力，好比：

 

 

上述的類並無繼承任何已知的類（隱式繼承 object 不算），然而它能夠很容易被別的代碼用一種公共的方式調用：

 

 

這即是代碼的被重用的能力。這種編程的方式，與其說是面向對象編程，不如說是面向接口編程。對象在這裏只是一個幌子，其存在的意義更多地是知足某種接口。在面向接口編程中，接口繼承要遠重要於類繼承。

 

爲何面向接口編程如此重要？由於它是一種控制反轉 —— 經過抽象出一系列接口，並在這些接口上進行操做，使得控制邏輯不依賴於具體的實現；同時，具體的實現能夠並不關心控制邏輯如何使用本身，它們會在須要的時候被調用。由此，使用對象的邏輯和對象自己充分解耦，由接口這座橋樑將兩者聯繫起來。這樣，代碼獲得了最大程度的被重用。

 

談到接口繼承，不得不提 Liskov substitution principle（里氏變換原則），wikipedia 這樣介紹它：

 

It states that, in a computer program, if S is a subtype of T, then objects of type T may be replaced with objects of type S.

 

這也是面向對象編程中常說的 Substitutability（可替換性）。這段話翻譯過來講就是，在類型系統中，若是類型 S 是類型 T 的子類型，那麼類型 T 的任意對象能夠被類型 S 的對象替換，且不影響程序的正確性。里氏變換是面向對象編程（其實適用於任何編程思想）很是重要的一個原則，也是程序得以多態的基石。若是咱們作一個系統，要注意盡一切可能知足這一原則。

 

什麼是多態？wikipedia 是這麼解釋：

 

polymorphism (from Greek πολύς, polys, "many, much" and μορφή, morphē, "form, shape") is the provision of a single interface to entities of different types. A polymorphic type is one whose operations can also be applied to values of some other type, or types.

 

因而可知，多態指的是咱們能夠對一個操做（接口）使用多種數據類型。多態並不僅僅是是面向對象編程的一個概念，函數式編程裏面，多態也處處可見。咱們知道在 Python 裏，一個數據結構能夠被 map 的前提是其實現了 __iter__，而在 clojure 裏，一樣的，一個數據類型實現了 ISeq，它就可使用 map，而在 elixir 裏，Enum.map 須要實現 Enumerable protocol。可見，多態並不是是面向對象的專利。

 

上文中咱們調侃的那個「鳥能飛，也會叫，鴨子呱呱呱但不會飛」的所謂面向對象的例子實質上破壞了里氏變換原則。它讓你的代碼沒法享受多態的好處。好比說，你圍繞着「鳥」這一基類打造了一個系統，系統的後期開發者用「鴨子」繼承了「鳥」，當你的代碼執行「飛」這一操做時，因爲鴨子不會飛，系統有可能會崩潰（或者拋出異常）。這時你不得不回過頭來修改圍繞基類打造的系統：當「飛」這個操做運行時，處理一切異常（有時這並不可行）。這就違反了 Open close principle，你爲了上層的一個蹩腳的實現，而不得不去修改底層的代碼。系統中相似的狀況越多，系統的 BUG 就越多。

 

爲了符合里氏變換，咱們須要子類嚴格繼承和實現父類的接口，這就帶來了一個問題：「類」這個概念在實際使用中，每每被當成一種分類法（taxonomy），也就是 is-a。is-a 是面向對象裏面的一個坑，由於咱們在判斷一個東西是不是 is-a 時，經常使用咱們生活中的邏輯概念去判斷，這是很是不可靠的，會出現不少蹩腳設計 —— 好比做爲父類型的「鳥」會飛，而子類型的「鴨子」不會飛這樣不符合里氏變換但符合生活邏輯的設計。使用「鳥」和「鴨子」來說述面向對象的繼承關係，雖然很直觀，很形象，卻讓初學者陷入一個泥潭而不能自拔。

 

Scott Wlaschin 在他那著名的 Funtional programming patterns 中提到，types are not classes。把「類」（class）等同於「類型」（type）也是初學者經常碰上的坑。在函數式編程裏面，類型其實是一種接口，它是數據和數據能夠產生的行爲間的一座橋樑：

 

 

而「類」是「類型」的一種實現方式。從這個意義上講，「會飛」（flyable） 是一個類型，「鳥」實現了 flyable，而「鴨子」沒法實現 flyable，因此「鴨子」並非「鳥」的子類型。弄明白了這一點，咱們就不會傻乎乎地去根據生活經驗，把「鴨子」繼承在「鳥」的名下。

 

而弄明白了這一點，咱們也就能夠參悟出 java 的設計者爲什麼煞費苦心地爲 class 的類繼承使用 extends，而接口繼承使用 implements，同時如若 override 方法，返回類型必須是 covarient 了。