面试题：Java多态过度重写对代码维护性的影响及应对

Question

详细分析Java多态中过度重写如何影响代码的维护性，从设计模式和代码结构优化角度提出具体的解决方案，并说明每种方案的优缺点。

Answer 1

过度重写对代码维护性的影响

1. 代码可读性降低：过多重写使得方法的行为在多个子类中分散，难以快速定位和理解特定行为的实现逻辑。例如，在一个图形绘制的类继承体系中，Shape类有多个子类如Circle、Rectangle等，若每个子类都过度重写draw方法，当需要查看某种图形绘制逻辑时，需在每个子类中查找，增加阅读成本。
2. 维护成本增加：当基类方法的核心逻辑需要修改时，由于过度重写，每个重写该方法的子类都可能需要同步修改，否则可能出现不一致的行为。这增加了维护过程中的工作量和出错风险。例如，基类Shape中draw方法原本使用某种颜色绘制，若要修改为另一种绘制方式，每个子类的draw方法都要相应调整。
3. 破坏设计模式的初衷：在依赖倒置原则等设计原则下，高层模块依赖于抽象而非具体实现。过度重写可能导致子类过于依赖基类的具体实现细节，破坏了这种依赖关系。例如，在策略模式中，若策略类过度重写基类方法，可能使得策略类与上下文类的耦合度增加，违背策略模式的初衷。

解决方案

1. 模板方法模式
   • 实现方式：在基类中定义一个模板方法，该方法包含算法的骨架，将一些步骤定义为抽象方法，由子类实现。例如，在Shape类中定义draw模板方法，包含通用的绘制前准备、绘制主体和绘制后清理步骤，其中绘制主体步骤定义为抽象方法，由Circle、Rectangle等子类实现。
   • 优点：
     • 提高代码复用性，基类的模板方法中的通用逻辑可被所有子类复用。
     • 遵循开闭原则，当需要新增一种图形绘制逻辑时，只需新增一个子类实现抽象方法，无需修改基类代码。
   • 缺点：
     • 子类过度依赖基类的模板方法结构，若基类模板方法结构改变，可能影响到所有子类。
     • 增加了代码的抽象层次，对于初学者理解起来有一定难度。
2. 组合模式
   • 实现方式：将需要变化的行为封装成独立的类，然后在基类或子类中通过组合的方式使用这些类。例如，对于Shape的draw行为，可将绘制颜色、绘制线条等行为分别封装成ColorDrawer、LineDrawer类，在Shape或其子类中组合使用这些类来完成绘制。
   • 优点：
     • 提高代码的灵活性和可维护性，行为类可独立变化和复用，如ColorDrawer可被多种图形类使用。
     • 降低类之间的耦合度，子类只关注组合的行为类，不依赖基类的具体实现细节。
   • 缺点：
     • 可能会增加类的数量，导致项目结构复杂。
     • 组合关系的配置和管理相对复杂，若使用不当可能出现错误。
3. 依赖注入
   • 实现方式：通过构造函数、方法参数等方式将依赖的对象注入到类中。例如，在Shape类的构造函数中传入一个实现了DrawingStrategy接口的对象，Shape类在draw方法中调用该对象的方法来完成绘制，子类可根据需求传入不同的实现类。
   • 优点：
     • 增强了代码的可测试性，可通过传入模拟对象来测试Shape类的功能。
     • 提高了代码的可维护性和扩展性，当需要改变绘制策略时，只需传入新的实现类，无需修改Shape类及其子类的代码。
   • 缺点：
     • 增加了代码的复杂性，需要管理依赖对象的创建和注入。
     • 若依赖关系处理不当，可能导致运行时错误。