什麼是OO？物件導向與繼承

2020 年 8 月 14 日

續上次聊完的物件導向與封裝，這次我們要討論的是繼承 (Inheritance)。
繼承是物件導向的第二元素，也是 OO 中的一把雙面刃，設計的好壞其實直接影響了程式之後是否更易於維護。

按照慣例，我先了找了個維基百科，讓我們來看看物件導向中的繼承又是指什麼 ?

繼承是物件導向軟體技術當中的一個概念。如果一個類別 B「繼承自」另一個類別 A，就把這個 B稱為「A 的子類別」，而把 A稱為「B 的父類別」也可以稱「A 是 B 的超類」。繼承可以使得子類別具有父類別的各種屬性和方法，而不需要再次編寫相同的程式碼。(撰自: 維基百科)

OK ! 維基百科的解釋就是夠繞口，我喜歡 (這樣我寫的文章才有意義)。

現實世界中，物件多數會與其他物件具有一些相似的特性。如是之前提到的杯子，可以是聞香杯、馬克杯、茶杯、保溫杯等等。

他們都同時共享了杯子的特性，比如存放液體、可以水洗、喝飲料用、漱口等等。但同時有又不一樣的特性，比如漱口杯我們不會拿來喝水、茶杯我們會用來喝茶水，但通常不會用來喝巧克力等等。

因此我們可以透過繼承這個特性，減少相似類別會重複出現的 code，並讓每個繼承後的單獨類別可以擁有各自的屬性和方法。

從類別的角度，我們來看看以下的 code :

Class Cup {
    public String name;
    public int size;
    public bool withHandler;
    public Array function manufacture(int size, bool withHandler,  
    String name)
    {
        array materialList = [size, withHandler, name];
        return materialList;
    }
}

這是我們作為一個杯子物件的大類別，現在我發現在茶杯上有一些屬性是不包含在 Cup 中的，但同時原來的屬性也是需要被用到時 ; 我們會希望用兩者都可兼得，這時我們就可以用到繼承:

Class TeaCup extends Cup {
    
    public bool forTeaOnly;
    public String country;
}

在上面，TeaCup 繼承自 Cup，所以 TeaCup 會有 Cup 的所有屬性與方法，可以有效減少重複的 code。同時，又為 TeaCup 增加兩個屬性，這些屬性不屬於它的父類別 (Cup)，而只屬於 TeaCup 。

所以當我們要新增其他類別來同時繼承自 Cup 時，新的類別同樣只能用到 Cup 原有的屬性與方法，而不會拿到 TeaCup 的屬性與方法。

繼承是能有效的為我們減少相似的 code，同時為差異化提出可行的解決方法。

同樣地，當我們要新增一個類別 ABCCup 來繼承 TeaCup 時，ABCCup 會同時拿到父類別 (TeaCup) 與其父類別 (Cup) 的屬性。

那回過頭來，為什麼在一開始我會說這是一把雙面刃呢 ?

因為同時我們要面對高耦合性的問題。

在繼承類別中，繼承到的屬性與方法會愈來愈多，導至在修改某功能時，會同時影響他的子類別。說白話就是，當 Cup 類別的 name 屬性改名為 names 時，TeaCup 原來是繼承 name 的，在 code上 new 出來的所有屬性都會需要改掉，如下 :

// Original
TeaCup newCup = new TeaCup();
newCup.name = "aaa";
// After Changed 
TeaCup newCup = new TeaCup();
newCup.names = "aaa";

如果我們在多個地方都有 new 出一個 TeaCup 時，以上的問題就會變得有點麻煩，嗯，很麻煩。這代表我們需要改動的地方會非常多，只要有一處我們沒有修正，程式就會出 Bug，這就是一種高耦合的表現。

但能不能透過設計減少這事情的發生?可以的，先讓我們回到封裝。我們可以透過對屬性的封裝來減少修改屬性帶來的問題，如下 :

Class Cup {
    private String name;
    private int size;
    private bool withHandler;
    public void setName(String name)
    {
        this.name = name;
    }
    public String getName()
    {
        return this.name;
    }
    public void setSize(int size)
    {
        this.size = size;
    }
    public int getSize()
    {
        return this.size;
    }
    public void setWithHandler(bool withHandler)
    {
        this.withHandler = withHandler;
    }
    public bool getWithHandler()
    {
        return this.withHandler;
    }
    public Array function manufacture(int size, bool withHandler,  
    String name)
    {
        array materialList = [size, withHandler, name];
        return materialList;
    }
}

我們可以只透過 Getter, Setter 來存取我們的屬性，而不直接使用屬性本身 (private)。這種做法本身就是把屬性封裝起來，再給外部使用。因此當我們在使用時，不需要再了解到方法以外的事情，我們只需要調用方法 ! 這能大大地降低耦合性。當類別內部的屬性需要改變時，亦不會影響到外部呼叫方法的程式。