確保子類的正確性？

Question

如果啟用子類中的覆蓋，如何確保結構的正確性？

或者，換句話說，我們必須確保這一點嗎？ （如果否，請給出充分的理由。）

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這是顯示問題的一個簡單示例：

我們的結構：一個僅包含偶數的ArrayList 。

庫開發人員Alice編寫了這個（正確的）類：

import java.util.ArrayList;

public class EvenArrayList {
    private ArrayList<Integer> mArrayList = new ArrayList<Integer>();

    public boolean isEven(int num) { return num % 2 == 0; }

    public void addToList(int num) { if (isEven(num)) mArrayList.add(num); }

    public void printList() { System.out.println(mArrayList); }
}

但是，邪惡的Bob用以下（ 錯誤 ）子類覆蓋了它：

public class EvilEvenArrayList extends EvenArrayList {

    @Override
    public boolean isEven(int num) { return true; }

}

使用后，Mandy選擇Alice的（正確）類：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        EvenArrayList eal = new EvenArrayList();
        eal.addToList(1);
        eal.addToList(2);
        eal.addToList(3);
        eal.addToList(4);
        eal.addToList(5);
        eal.printList();       // prints [2, 4]
    }
}

使用后，Nancy需要一些額外的功能，因此她選擇了Bob的（ 錯誤的 ）子類：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        EvilEvenArrayList eeal = new EvilEvenArrayList();
        eeal.addToList(1);
        eeal.addToList(2);
        eeal.addToList(3);
        ((EvenArrayList) eeal).addToList(4);
        ((EvenArrayList) eeal).addToList(5);
        eeal.printList();      // prints [1, 2, 3, 4, 5]
    }
}

如我們所見，即使是Nancy也明確地將其轉換回父類EvenArrayList ，也無濟於事。

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到目前為止，我想到了避免這種情況的解決方案（而Alice開發了自己的庫）。 但是，這不是一個好的解決方案。

（1）不調用其他方法：

public class EvenArrayList {
    // ...

    public boolean isEven(int num) { return num % 2 == 0; }

    public void addToList(int num) { if (num % 2 == 0) mArrayList.add(num); }

    // ...
}

（2）或者，僅使用私有方法（因為它們不會被繼承）：

public class EvenArrayList {
    // ...

    public boolean isEven(int num) { return _isEven(num); }
    private boolean _isEven(int num) { return num % 2 == 0; }

    public void addToList(int num) { if (_isEven(num)) mArrayList.add(num); }

    // ...
}

（3）或者，僅使用最終方法（因為它們不能被覆蓋）：

public class EvenArrayList {
    // ...

    public boolean isEven(int num) { return _isEven(num); }
    public final boolean _isEven(int num) { return num % 2 == 0; }

    public void addToList(int num) { if (_isEven(num)) mArrayList.add(num); }

    // ...
}

三種方法大致相同。

（1）不太好，因為我們無法重用相同的代碼塊。

（2）和（3）不太好，因為它們通過使方法之間的幾乎兩倍加倍使類復雜化。 而且，它為我們自己創建了一個“陷阱”，我們可能會錯誤地使用可重寫的方法。

另外，（2）和（3）引入了一點函數調用開銷。

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這個問題可能是

（1）安全問題：

如果Bob故意錯誤地重寫了某些方法，並誘使其他人使用他的添加的（邪惡的）功能庫，並且Nancy仍然被黑，即使她認為自己正在通過轉換使用Alice的方法版本。

（2）和圖書館開發人員的潛在陷阱：

即使我們同時扮演Alice和Bob的角色，子類中的錯誤覆蓋也可能破壞整個結構（甚至是ArrayList），並且錯誤的原因也可能不容易被發現，因為錯誤發生的位置與原因相去甚遠（我們永遠不會使用時調用isEven() ）。

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你有什么意見？ 請提供一些解決方案。 非常感謝您的投入！

Answer 1

首先，如果您不想讓您的類被子類化，或者您不希望對其進行設計以進行子類化，則可以（並且應該）使其最終化，或者至少記錄該類可擴展的事實。僅供內部使用，不應擴展。

現在，如果您的目標是對該類進行子類化，則確實必須對其進行設計，以使子類不會輕易破壞超類的不變式。 那是一項艱巨的任務。

在您的示例中，沒有理由允許重新定義isEven() ，因此您應該簡單地將其聲明為final（如果您想將其公開），或者將其私有（如果您不想將其公開）。 私有方法是隱式最終的。 其他方法相同。

也就是說，如果子類決定擴展您的類並破壞其不變式，那實際上不是您的問題。 這是子類和該子類的客戶的問題，他們選擇使用此損壞的子類。

但是要記住的是，如果您的基類是為擴展而設計的（本質上不是一件好事），那么您的業務就是確保在推出新版本的基類時這些擴展仍然有效。