Wie verwenden Sie Vererbung und Subtypisierung, um Ihre Objekte zu organisieren?

1 Grundlagen der Vererbung

Vererbung ist ein Mechanismus, mit dem Sie eine neue Klasse basierend auf einer vorhandenen Klasse definieren und deren Attribute und Methoden erben können. Die vorhandene Klasse wird als übergeordnete Klasse oder übergeordnete Klasse bezeichnet, und die neue Klasse wird als Unterklasse oder untergeordnete Klasse bezeichnet. Sie können z. B. eine Klasse mit dem Namen "Animal" definieren, die über Attribute wie Name, Alter und Farbe sowie Methoden wie "eat", "sleep" und "make_sound" verfügt. Anschließend können Sie Unterklassen wie Hund, Katze und Vogel erstellen, die von Tier erben, und ihre eigenen Attribute und Methoden hinzufügen, z. B. Rasse, Fell und Fliege. Die Vererbung ermöglicht es Ihnen, den Code der übergeordneten Klasse wiederzuverwenden und zu ändern, ohne die ursprüngliche Funktionalität zu beeinträchtigen.

2 Grundlagen der Subtypisierung

Subtyping ist ein Prinzip, das besagt, dass eine Unterklasse in jedem Kontext verwendet werden kann, in dem ihre Oberklasse erwartet wird, ohne Fehler oder Inkonsistenzen zu verursachen. Dies wird auch als Liskov-Substitutionsprinzip bezeichnet, das eine der Grundregeln des objektorientierten Designs ist. Wenn Sie z. B. über eine Funktion verfügen, die ein Animal als Parameter verwendet und ihre make_sound Methode aufruft, können Sie eine beliebige Unterklasse von Animal an diese Funktion übergeben, z. B. einen Hund, eine Katze oder einen Vogel, und sie funktioniert wie vorgesehen. Mit der Subtypisierung können Sie Polymorphismus erreichen, d. h. die Fähigkeit eines Objekts, sich je nach Typ unterschiedlich zu verhalten.

3 So verwenden Sie die Vererbung

Um die Vererbung in Ihrem objektorientierten Entwurf zu verwenden, müssen Sie die gemeinsamen Merkmale und Verhaltensweisen Ihrer Objekte identifizieren und sie in einer Oberklasse gruppieren. Anschließend müssen Sie Unterklassen erstellen, die von dieser Oberklasse erben, und die spezifischen Funktionen und Verhaltensweisen jeder Unterklasse hinzufügen oder überschreiben. Sie können auch Mehrfachvererbung verwenden, was bedeutet, dass eine Unterklasse von mehr als einer Oberklasse erben kann, oder hierarchische Vererbung, was bedeutet, dass eine Unterklasse ihre eigenen Unterklassen haben kann. Um die Vererbung in Ihrem Code zu implementieren, müssen Sie die Syntax und Schlüsselwörter Ihrer Programmiersprache verwenden, z. B. extends, super oder base.

4 So verwenden Sie die Untertypisierung

Um Subtyping in Ihrem objektorientierten Design zu verwenden, müssen Sie sicherstellen, dass Ihre Unterklassen dem Vertrag ihrer Oberklassen folgen, was bedeutet, dass sie die Signatur, das Verhalten und die Invarianten der geerbten Methoden und Attribute respektieren. Sie müssen auch vermeiden, gegen die Untertypisierungsregeln zu verstoßen, z. B. das Eingrenzen der Eingabetypen, das Erweitern der Ausgabetypen oder das Ändern der Ausnahmen der überschriebenen Methoden. Um zu überprüfen, ob es sich bei den Unterklassen um gültige Untertypen ihrer übergeordneten Klassen handelt, können Sie Tools wie statische Typprüfungen, Komponententests oder Design by Contract verwenden.

5 Vorteile von Vererbung und Subtypisierung

Die Integration von Vererbung und Subtypisierung in Ihr objektorientiertes Design kann eine Reihe von Vorteilen mit sich bringen, z. B. Modularität, Abstraktion, Polymorphie und Wiederverwendung von Code. Die Modularität ermöglicht es Ihnen, Ihren Code in kleinere und einfachere Einheiten zu unterteilen, die einfacher zu verwalten sind. Die Abstraktion ermöglicht es Ihnen, die Implementierungsdetails Ihrer Objekte auszublenden und ihre Schnittstellen für den Zugriff anderer Objekte verfügbar zu machen. Polymorphismus ermöglicht die Erstellung von Objekten, die sich je nach Typ unterschiedlich verhalten können, was eine generischere und flexiblere Codierung ermöglicht. Schließlich verhindert die Wiederverwendung von Code Duplikate, indem sie von vorhandenen Klassen erbt und nur die erforderlichen Teile ändert, wodurch das Risiko von Fehlern und Inkonsistenzen verringert wird.

6 Tipps und Best Practices

Um Vererbung und Subtypisierung in Ihrem objektorientierten Design effektiv zu nutzen, sollten Sie bestimmte Tipps und Best Practices beachten. Sie sollten z. B. die Vererbung nur verwenden, wenn eine logische Beziehung zwischen den Klassen besteht, und nach Möglichkeit die Komposition der Vererbung vorziehen. Darüber hinaus sollten Sie die Untertypisierung nur dann verwenden, wenn die Unterklassen die Erwartungen der Oberklassen erfüllen können, und Schnittstellen gegenüber abstrakten Klassen bevorzugen. Darüber hinaus ist es wichtig, das Prinzip der geringsten Rechte anzuwenden, was bedeutet, dass Objekte über ein Minimum an Zugriff und Informationen verfügen sollten, die zur Erfüllung ihrer Aufgaben erforderlich sind. Schließlich sollten Sie auch das Prinzip der Einzelverantwortung anwenden, was bedeutet, dass jede Klasse einen Grund haben sollte, sich zu ändern.

7 Hier ist, was Sie sonst noch beachten sollten

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