多继承问题在Kotlin中该如何解决

前言

面向对象编程语言有两个重要特性:继承和实现。熟悉 Java 编程的都知道它是不支持类的多继承,Kotlin也是如此。那为什么要这样设计呢? 平常开发场景中多继承的需求常常会出现,但类的多继承往往会导致关系上混淆。

回顾菱形继承问题

如果了解C++,应该知道它是支持多重继承机制的。有一个经典的钻石问题-骡子的多继承困惑。如果用Java语言来描述

abstract class Animal {
    
    
    abstract public void run();
}
class Horse extends Animal {
    
    
    @Override
    public void run() {
    
    
        System.out.println("I am run fast");
    }
}
class Donkey extends Animal {
    
    
    @Override
    public void run() {
    
    
        System.out.println("I am run slow");
    }
}
class Mule extends Horse, Donkey {
    
    
    // 骡子
    ...
    @Override
    public void run() {
    
    
        ...
    }
}

这段伪代码含义:

  • Horse和Donkey都继承Animal类,并实现了Animal中的抽象方法 run
  • Mule 继承了Horse和Donkey,拥有两者的特性

那要调用Mule中的run方法,问题就来了:Mule是继承Horse的run方法,还是Donkey的run方法?这个就是经典的菱形继承问题。

类的多继承如果使用不当,就会在继承关系上产生歧义。会给代码维护带来困扰:

  • 代码的耦合度会提高,
  • 各种类之间的关系混乱

因此Java 和 Kotlin都只支持单继承。

Kotlin中解决多重继承

使用内部类

在Java中将一个类定义在另一个类的内部,这个就是内部类。内部类可继承一个与外部无关的类,所以保证了内部类的独立性,可以用这个特性来解决多继承问题

open class Horse {
    
    
    fun runFast() {
    
    
        println("I can run fast")
    }
}
open class Donkey {
    
    
    fun doLongTimeThing() {
    
    
        println("I can do some thing long time")
    }
}
class Mule {
    
    
    fun runFast() {
    
    
        HorseC().runFast()
    }
    fun doLongTimeThing() {
    
    
        DonkeyC().doLongTimeThing()
    }
    // 内部类使用 inner 修饰
    private inner class HorseC : Horse()
    private inner class DonkeyC : Donkey()
}

以上示例代码可看出:

  • 可在一个类的内部定义多个内部类,每个内部类的实例都有自己的独立状态,与外部对象的信息相互独立
  • 让内部类HorseC、DonkeyC分别继承Horse和Donkey这两个外部类,可以在Mule类中定义它们的实例对象,而获得Horse和Donkey两者不同的状态和行为
  • 利用private修饰内部类,使得其他类都不能访问内部类,这样具有非常良好的封闭性

用接口实现多继承

一个类可以实现多个接口,Kotlin同样可以利用接口的这个特性,如以下示例代码:

interface Flyer {
    
    
    fun fly()
    fun kind() = "flying animals"
}
interface Animal {
    
    
    val name: String 
    fun eat()
    fun kind() = "flying animals"
}

class Bird(override val name: String) : Flyer, Animal {
    
    
    override fun eat() {
    
    
        println("I can eat")
    }
    override fun fly() {
    
    
        println("I can fly")
    }
    override fun kind() = super<Flyer>.kind()
}

fun main(args: Array<String) {
    
    
    val bird = Bird("sparrow")
    println(bird.kind())
}// 运行结果:flying animals

Bird类实现了 Flyer 和 Animal 两个接口,但都拥有默认的kind方法,同样会引起著名的钻石问题。Kotlin中提供了对应的解决方式,就是super关键字,利用它来指定继承哪个父类接口的方法,上面代码中: super.kind()

通过以上示例,可看出:

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  • 在Kotlin中同时实现多个接口,若多个接口又有相同方法名的默认实现时,需要主动指定使用哪个接口的方法或者重写自己的逻辑实现
  • 对于默认的接口方法,可在实现类中通过super关键字调用它,T为拥有该方法的接口名

使用委托代替多继承

委托是一种特殊的类型,用于方法事件委托,比如调用A类的methodA(),其实是B类的methodA()去执行

Kotlin中简化了语法,只需通过by关键字就可以实现委托。如by lazy语法,利用委托实现延迟初始化语法

val laziness: String by lazy {
    
    
    println("I will hava a value")
    "I am a lazy initialized string"
}

用委托来替代多继承:

//定义了两个接口
interface CanFly {
    
    
    fun fly()
}
interface CanEat {
    
    
    fun eat()
}

// 实现接口
open class Flyer : CanFly {
    
    
    override fun fly() {
    
    
        println("I can fly")
    }
}
open class Animal : CanEat {
    
    
    override fun eat() {
    
    
        println("I can eat")
    }
}

class Bird(flyer: Flyer, animal: Animal) : CanFly by flyer, CanEat by animal {
    
    }

fun main() {
    
    
    val flyer = Flyer()
    val animal = Animal()
    val b = Bird(flyer, animal)
    b.fly()
    b.eat()
}

由以上示例:若需要继承的类是A,委托对象是B、C,在具体调用的时候并不是像组合A.B.method,而是可直接调用A.method,更能表达A拥有该method的能力,更加直观,其背后是通过委托对象来执行具体的方法。

最后

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