HelloDart-MixIn,土话记录多继承机制

MixIn

MixIn是一种设计模式,旨在一个类中尽可能重用继承多个超类的功能。
在绝大部分面向对象语言中,继承与实现就是MixIn设计模式的实际应用。例如Java,一个子类可以单继承一个超类,实现多个接口。到了JDK1.8之后,接口可以有默认方法和静态方法,更优雅的实现MixIn设计模式。

Dart中的MixIn

在Dart官方文档中,描述Dart是一门面向对象的语言,同时兼备融合了多种面向对象语言的优点。很自然的,MixIn模式也是Dart语言的特性之一。
在Dart中,类和接口是一类东西,但是implements关键字还是保留下来,也带有实现的意思,implements的用法在文章下面再说。
Dart的多继承,是由extends、with和implements来实现的。同时Dart中也保留了抽象类abstract的用法。
首先,抽象出一个实际的模型,用Dart去实现这个模型。

  1. 用意念创建一个交通工具抽象类,具有运输方法
    //交通工具类,拥有运输功能
    abstract class Transportation {
      //运输功能
      void transport();
    }
    
  2. 默认创建3个子类去实现这个方法,分别是摩托车,自行车和小轿车,具体实现如下
    class Bicycle extends Transportation {
      @override
      void transport() {
        print(
            "Bicycle:\n动力组件: ${twoWheel()} > 安全指数: ${lowSafetyIndex()} > 动力来源:${bodyEnergy()}");
      }
    
      String lowSafetyIndex() => "low";
    
      String twoWheel() => "两个轮子";
    
      String bodyEnergy() => "全靠腿登";
    }
    
    class Sedan extends Transportation {
      @override
      void transport() {
        print(
            "Sedan:\n动力组件: ${fourWheel()} > 安全指数: ${middleSafetyIndex()} > 动力来源:${gasolineEnergy()}");
      }
    
      String middleSafetyIndex() => "middle";
    
      String fourWheel() => "四个轮子";
    
      String gasolineEnergy() => "汽油";
    }
    
    class Motorcycle extends Transportation {
      @override
      void transport() {
        print(
            "Motorcycle:\n动力组件: ${twoWheel()} > 安全指数: ${lowSafetyIndex()} > 动力来源:${gasolineEnergy()}");
      }
    
      String lowSafetyIndex() => "low";
    
      String twoWheel() => "两个个轮子";
    
      String gasolineEnergy() => "汽油";
    }
    
    
  3. 我们打印出来一下这3种交通工具的运输方式方法
    void main() {
      Bicycle().transport();
      Sedan().transport();
      Motorcycle().transport();
    }
    
    打印如下
    Bicycle:
    动力组件: 两个轮子 > 安全指数: low > 动力来源:全靠腿登
    Sedan:
    动力组件: 四个轮子 > 安全指数: middle > 动力来源:汽油
    Motorcycle:
    动力组件: 两个轮子 > 安全指数: low > 动力来源:汽油
    
    上面的代码中,Bicycle和Motorcycle的动力组件一样是两个轮子,安全指数都是low。
    而Sedan和Motorcycle的动力来源一样是汽油,总结如下表
    相同类 相同的实现
    Bicycle&Motorcycle twoWheel()</br>lowSafetyIndex()
    Sedan&Motorcycle gasolineEnergy()
    我们可以发现这3个类,3个方法都是可复用的。在一些单继承的语言里,只能利用多实现去复用这部分的代码,
    而在Dart中,是可以多继承的,不需要为了实现而多写一些冗余的代码。

extends 与 with

同绝大部分的面向对象语言,在Dart中继承一个超类使用extends关键字。
在上面的交通工具例子中,根据动力组件,安全系数和动力来源可以封装出来以下六个类

//双轮交通工具
class TwoWheelTransportation {
  String powerUnit() => "两个轮子";
}

//汽油能源交通工具
class GasolineEnergyTransportation {
  String energy() => "汽油";
}

//四轮交通工具,一般来说安全性能为中
class FourWheelTransportation {
  String powerUnit() => "四个轮子";

}

//安全指数中等的交通工具儿
class MiddleSafetyIndex{
  String safetyIndex() => "middle";
}

//安全指数低的交通工具儿
class LowSafetyIndex{
  String safetyIndex() => "low";
}

//人力发动机
class BodyEnergyTransportation {
  String energy() => "全靠腿登";
}

然后将Bicycle、Motorcycle、Sedan类的代码改成一下模样

class Bicycle extends Transportation
    with TwoWheelTransportation, BodyEnergyTransportation, LowSafetyIndex {
  @override
  void transport() {
    print(
        "Bicycle:\n动力组件: ${powerUnit()} > 安全指数: ${safetyIndex()} > 动力来源:${energy()}");
  }
}

class Motorcycle extends Transportation
    with TwoWheelTransportation, GasolineEnergyTransportation, LowSafetyIndex {
  @override
  void transport() {
    print(
        "Motorcycle:\n动力组件: ${powerUnit()} > 安全指数: ${safetyIndex()} > 动力来源:${energy()}");
  }
}

class Sedan extends Transportation
    with
        GasolineEnergyTransportation,
        FourWheelTransportation,
        MiddleSafetyIndex {
  @override
  void transport() {
    print(
        "Sedan:\n动力组件: ${powerUnit()} > 安全指数: ${safetyIndex()} > 动力来源:${energy()}");
  }
}

打印结果也是相同

Bicycle:
动力组件: 两个轮子 > 安全指数: low > 动力来源:全靠腿登
Sedan:
动力组件: 四个轮子 > 安全指数: middle > 动力来源:汽油
Motorcycle:
动力组件: 两个轮子 > 安全指数: low > 动力来源:汽油

以上的写法,省略了相同的safetyIndex方法、powerUnit方法和energy方法的重复代码,便于维护。
再举个栗子,例如有个大兴趣发明家发明了一辆四轮的,动力全靠腿蹬的、低安全性的木质汽车。
在抽象这个WoodenSedan的时候,外观最接近的应该是Sedan类,先让WoodenSedan继承Sedan类,打印结果如下

class WoodenSedan extends Sedan {
  @override
  void transport() {
    print(
        "WoodenSedan:\n动力组件: ${powerUnit()} > 安全指数: ${safetyIndex()} > 动力来源:${energy()}");
  }
}
WoodenSedan:
动力组件: 四个轮子 > 安全指数: middle > 动力来源:汽油

这个时候,如果是在Java中就需要以多实现的方式去重写safetyIndexenergy方法了。而Dart中只需要使用with关键字在extends后面添加超类,就可以继承safetyIndexenergy方法了

class WoodenSedan extends Sedan with LowSafetyIndex,BodyEnergyTransportation{
  @override
  void transport() {
    print(
        "WoodenSedan:\n动力组件: ${powerUnit()} > 安全指数: ${safetyIndex()} > 动力来源:${energy()}");
  }
}
WoodenSedan:
动力组件: 四个轮子 > 安全指数: low > 动力来源:全靠腿登

但是,当一个子类所继承的不同超类拥有相同签名的方法的时候,子类实际使用的方法跟超类的位置有关系。

with的顺序问题与implements

  • with的顺序问题
    虽说with的写法很方便,但是还是有一些问题需要注意的。如果2个或多个超类拥有相同签名的A方法,那么子类会以继承的最后一个超类中的A方法为准。当然这是子类没有重写A方法的前提下,如果子类自己重写了A方法则以本身的A方法为准。
    可参照上述例子的打印结果
    class WoodenSedan extends Sedan with LowSafetyIndex,GasolineEnergyTransportation,BodyEnergyTransportation{
      @override
      void transport() {
        print(
            "WoodenSedan:\n动力组件: ${powerUnit()} > 安全指数: ${safetyIndex()} > 动力来源:${energy()}");
      }
    }
    WoodenSedan:
    动力组件: 四个轮子 > 安全指数: low > 动力来源:全靠腿登
    
    WoodenSedan类继承了汽油动力类和体力动力类,但是由于BodyEnergyTransportation位置比GasolineEnergyTransportation靠右,所以实际其作用的还是BodyEnergyTransportation的方法。
  • implements:不同于with的直接继承。implements要求子类必须拥有所继承超类中的所有方法,我们可以将直接认为是Java中的implements关键字。
    如果将上述WoodenSedan继承多个类的关键字改为implements打印结果如下
    class WoodenSedan extends Sedan implements LowSafetyIndex,GasolineEnergyTransportation,BodyEnergyTransportation{
      @override
      void transport() {
        print(
            "WoodenSedan:\n动力组件: ${powerUnit()} > 安全指数: ${safetyIndex()} > 动力来源:${energy()}");
      }
    }
    WoodenSedan:
    动力组件: 四个轮子 > 安全指数: middle > 动力来源:汽油
    
    动力来源超类和安全属性超类的方法都不起作用了,取而代之的是Sedan超类中的方法被打印。如果WoodenSedan不继承Sedan超类,则会编译报错

总结

implements多用于强调需要重写的场合,而extendswith则多是为了直接继承。在编码过程中,区分好他们implementswith的关系也能使得代码更加易于阅读与维护

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