组合与继承

Question

对于UML类图，如果一个类A与另一个类B存在组合关系，那么它是否像继承一样工作？我知道类A不能没有类B，但是类A是否会继承类B的属性和方法？

- Binaya Thapa Magar

Answer 1

组合优于继承

在面向对象设计中，常见的建议是优先选择组合而非继承。这可能会让人误以为这两个不同的概念之间存在关系：

• 继承是关于类之间的关系。
• 组合是关于类的对象之间的关系。

更加误导的是，通用的OO文献中所使用的“组合”通常对应于简单的UML关联，并且不能像UML“组合”那样被理解为具有限制性。

继承是关于泛化和特化的

如果类D从B继承，这意味着D特化了一个更一般的概念B：

• 它具有B的所有属性和操作（无需在图表中重复），
• 它可以具有对B不相关的其他属性和操作，
• 它可以以不同的方式执行B的一些操作。
• 类D的任何对象在其整个生命周期中也是类B的对象。这就是为什么我们谈论“是一个”关系的原因。

天真的例子（仅用于说明）：

组合是关于非常不同类的对象之间的关联

如果类B与C“组合”（具有组合关联），这意味着B对象可以在其生命周期内与不同的C对象相关联。并且类C的对象：

• 总是属于拥有它的B对象。这就是为什么我们有时会说“拥有”关系；
• 将不会存活于拥有它的B对象。

注意：UML组合是关于独占所有权的。在OO文献中，“组合”一词通常指没有任何所有权甚至排他性的较弱关联。

天真的例子（仅用于说明）：

- Christophe

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即使你的答案质量很好，我还是有几点意见。关于引擎和轮子的组合确实不是一个好选择，我们都知道汽车可以被摧毁，但其中一些部件仍然幸存，包括引擎和轮子。而且现在越来越多的混合动力汽车都配备了多个引擎，包括电动引擎，所以单一性已经过时了^^，你可以添加HybridCar继承ElectricalCar和GazolineCar。最后，我知道有些汽车包括旧款汽车只有3个轮子（第五个可能是用来替换其中之一的）。 - bruno

有趣的是，下面的图表经常出现一个缺陷。你的类 Car 实际上是 Chassis，而只有整个结构才能被称为 Car。UML 对于展示这种结构的存在性实际上很差，经常导致混淆（关于聚合的问题）。 - qwerty_so

@qwerty_so 这就是我在对Bruno的第一条评论中试图解释的内容：在现实生活中，对于真实的汽车，我个人会选择复合材料或ECS。然而，在许多情况下，这种简化和天真的模型已经足够了，例如在线汽车配置器或交通仿真（例如，如果电动汽车达到20％并且交通信号灯阻止一些频繁使用的街道，可以找出对城市CO2排放的影响）。因此，如果符合目的，UML允许以不同寻常的方式对这种简化的现实进行建模，这是一件好事；-) - Christophe

这就是我们回到爱因斯坦的地方：尽可能简单，但不要过于简单。可能会引发漫长的讨论 :-) - qwerty_so

非常感谢大家的帮助！ - Binaya Thapa Magar

Answer 2

继承和组合是两个不同的概念。如果它们是相同的，就不需要有不同的表示方法了。

组合关注对象的生命周期。组合的元素将在拥有者被销毁时同时被销毁。但每个实例可以（而且很可能）与组合对象完全不同。一个众所周知的例子是汽车：当你把一辆汽车撕碎时，它的组成部分——轮子也会被撕碎。只有在事先分离它们之后，它们才能继续存在。

继承意味着实例将具有在父类中定义的自己的操作和属性。这适用于每个单独的实例。对于继承来说，没有好的现实世界的例子（基因的工作方式不同，继承的资产也无法帮助解释）。

- qwerty_so

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感谢您的解释。 - Binaya Thapa Magar

请考虑在Christophe的答案上打上“正确”的勾，因为他的回答比我的更详细。（他似乎比我有更多时间;-)） - qwerty_so

完成了！对于这次的迟更，非常抱歉。 - Binaya Thapa Magar

Answer 3

如果类A与另一个类B存在合成关系

假设你的意思是A <>--- B或A <>---> B，而不是反过来（B <>--- A或B <>---> A），因为在你的问题中并不是很清楚。

类A不能没有类B存在。

这与"类"无关，而是关于这些类的"实例"，B可以独立于该合成拥有实例，因此有限寿命并不适用于B的所有实例。

它不像继承那样工作。类A不会继承类B的属性和方法。

A继承B意味着A是一个B，这绝对不适用于A <*>--- B或者A <*>---> B或者反过来。

然后，无论操作的可见性如何，您都不能将A的操作应用于B的实例，反之亦然，除非您还有一个比组合更高的继承。

关于B的属性，根据组合的实现方式，它们可能是相应A实例的一部分，例如在C++中不使用指针进行组合时就是这种情况。但无论如何，这并不意味着B的这些属性是A的属性，要访问它们，首先需要通过组合访问B的实例，并且这也假设A的实例有权直接访问B的这些属性，因此它们通常是public的。

请注意，你可以拥有 A<*>--->B<*>--->A 等等，幸运的是这意味着 A 继承了 B，而 B 继承了 A，这是不可能的。

- bruno

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谢谢解释 - Binaya Thapa Magar