今天來講講面向對象編程中比較棘手的問題。

　　20 世紀 60 年代，編程遇到了一個大問題：計算機還沒有那么強大，需要以某種方式平衡數(shù)據(jù)結構和程序之間的能力。

　　這意味著，如果你有大量數(shù)據(jù)，那么不將計算機推向極限就無法充分利用這些數(shù)據(jù)。另外，如果你需要做很多事情，那么你就不能使用過多的數(shù)據(jù)，否則計算機將會一直運行下去。

　　接下來到了 1966、1967 年，Alan Kay 從理論上證明可以使用封裝的微型計算機。這些微型計算機不共享數(shù)據(jù)，而是通過消息傳遞進行通信。這樣就可以更加經(jīng)濟地使用計算資源。

　　盡管這個想法很巧妙，但直到 1981 年，面向對象編程才成為主流。在那之后，它就沒有停止過吸引新的和經(jīng)驗豐富的軟件開發(fā)者。面向對象的程序員市場一如既往地忙碌。

　　但是在最近幾年中，這種已有幾十年歷史的編程范式受到越來越多的批評。難道是在面向對象編程大行其道 40 年之后，技術已經(jīng)超越了這種范式？

　　函數(shù)和數(shù)據(jù)耦合

　　面向對象編程的主要思想非常簡單：嘗試將一個功能強大的程序整體分解為功能同樣強大的多個部分。這樣就可以將一些數(shù)據(jù)和那些只在相關數(shù)據(jù)上使用的函數(shù)耦合起來。

　　注意，這僅涵蓋封裝的概念。也就是說，位于對象內(nèi)部的數(shù)據(jù)和函數(shù)對于外部是不可見的。我們只能通過消息（通常通過 getter 和 setter 函數(shù)）與對象的內(nèi)容進行交互。

　　繼承性和多態(tài)性并沒有包含在最初的設計想法中，但是對于現(xiàn)在的面向對象編程而言是必需的。繼承基本上意味著開發(fā)者可以定義具有其父類所有屬性的子類。直到 1976 年，即面向對象的程序設計的概念問世十年之后，繼承性才被引入。

　　又過了十年，多態(tài)性才進入面向對象的編程。簡單來講，這意味著某種方法或對象可以用做其他方法或對象的模板。從某種意義上說，多態(tài)性是繼承性的泛化，因為并不是原始方法或對象的所有屬性都需要傳輸?shù)叫聦嶓w。相反，你還可以選擇重寫一些屬性。

　　多態(tài)性的特殊之處在于，即使兩個實體在源代碼中互相依賴，被調(diào)用實體的工作方式也更像插件。這使得開發(fā)人員的工作變得輕松，因為他們不必擔心運行時的依賴關系。

　　值得一提的是，繼承性和多態(tài)性并不是面向對象編程所特有的。真正的區(qū)別在于封裝數(shù)據(jù)及其包含的方法。在計算資源比今天稀缺得多的時代，這是一個天才的想法。

　　面向對象編程中的 5 大問題

　　面向對象的編程一經(jīng)問世，便改變了開發(fā)人員看待代碼的方式。20 世紀 80 年代以前，過程式編程非常面向機器。開發(fā)人員需要非常了解計算機的工作原理才能編寫好的代碼。

　　通過封裝數(shù)據(jù)和其他方法，面向對象的編程使軟件開發(fā)更加以人為中心，符合人類的直覺。比如，方法 drive（） 屬于 car 數(shù)據(jù)組，而不是 teddybear 組。之后出現(xiàn)的繼承性也很直觀。比如，現(xiàn)代汽車（Hyundai）是汽車的一個子類，并且具有相同的屬性，但 PooTheBear 不是，這樣很好理解。

　　香蕉猴子叢林問題

　　想象一下，你正在設置一個新程序，并且正在考慮設計一個新類。然后，你回想起為另一個項目創(chuàng)建的簡潔的小類，發(fā)現(xiàn)其對正在進行的工作很合適。

　　沒問題，你可以將以前項目中的類在新項目中復用。

　　這里有一個問題：這個類可能是另一個類的子類，因此你需要將它的父類也包含在內(nèi)。然后你會發(fā)現(xiàn)，這個父類可能也是另一個類的子類，以此類推，最后要面對一堆代碼。

　　Erlang 的創(chuàng)建者 Joe Armstrong 曾有一句名言：「面向對象語言的問題在于，它們自帶其自身周圍的所有隱式環(huán)境。你想要香蕉，但是得到的卻是拿著香蕉的大猩猩和整個叢林?！?/p>

　　這幾乎可以說明一切。復用類是可以的，實際上這可能是面向對象編程的主要優(yōu)點，但不要將其發(fā)揮到極致。有時你應該建立一個新的類，而不是添加大量依賴項。

　　脆弱的基類問題

　　想象一下，如果你已經(jīng)成功地將另一個項目中的類復用于新的代碼，那么如果基類發(fā)生變化會怎樣？

　　這可能會破壞你整個新項目的代碼，即使你可能什么也沒做。一旦有人更改了基類中的一個細節(jié)，而這一點又對你的項目至關重要，那么這種影響將是非常大并且突然的。

　　使用繼承的次數(shù)越多，潛在的維護工作就越多。因此，即使在短期內(nèi)復用代碼非常有效，但從長遠來看，它可能讓你付出一定的代價。

　　菱形繼承問題

　　利用繼承可以將一類中的屬性傳遞給其他類。但是，如果你想混合兩個不同類的屬性怎么辦？

　　沒錯，這無法完成，至少常規(guī)的方法都不行。以 Copier 類為例（在此引用以下鏈接文章中的例子：https://medium.com/@cscalfani/goodbye-object-oriented-programming-a59cda4c0e53），Copier 將掃描文件的內(nèi)容并將其打印在白紙上。那么它應該是 Scanner 還是 Printer 的子類？

　　這個問題根本沒有完美的答案。即使這個問題不會破壞你的代碼，但它經(jīng)常出現(xiàn)，會讓人很沮喪。

　　層級問題

　　在菱形繼承問題中，Copier 是哪個類的子類是問題的關鍵所在。但或許有個投機取巧的方案：假設 Copier 是父類，Scanner 和 Printer 是僅繼承屬性子集的子類，那么問題就解決了。

　　但如果你的 Copier 是黑白的，而 Printer 也能夠處理彩色，那怎么辦？從這個意義上說，Printer 不是 Copier 的一種泛化嗎？如果 Printer 連接了 WiFi，而 Copier 沒有呢？

　　類上堆積的屬性越多，建立適當?shù)膶哟谓Y構就越困難。在你所處理的屬性集群中，Copier 共享了 Printer 的一些屬性，但不是全部屬性，反之亦然。在大型復雜項目中，層次結構的問題會導致很大的混亂。

　　引用問題

　　你可能會想到進行沒有層次結構的面向對象編程。我們可以使用屬性集群，并根據(jù)需要繼承、擴展或重寫屬性。也許這有點混亂，但這將是對當前問題的準確表示。

　　這里只存在一個問題：封裝的全部目的是使數(shù)據(jù)片段彼此之間保持安全，從而使計算效率更高，但沒有嚴格的層次結構，這是行不通的。

　　假設一個對象 A 通過與另一個對象 B 交互來覆蓋層次結構，會發(fā)生什么情況？其他關系的情況并不重要，但當 B 不是 A 的直接父類時，A 必須包含 B 的全部私有引用，否則，它們將無法交互。

　　但是，如果 A 包含 B 的子類也具有的信息，那么就可以在多個位置修改該信息。因此，有關 B 的信息已經(jīng)不再安全，并且封裝已經(jīng)被破壞。

　　盡管許多面向對象的程序員都使用這種架構來構建程序，但這并不是面向對象編程，只是一團糟。

　　單一范式存在的風險

　　以上 5 個問題的共同點是它們都存在不合適的繼承。由于繼承沒有包含在面向對象編程的原始形式中，所以這些問題可能不能稱為面向對象本身的問題。

　　但是也并不是只有面向對象編程會被夸大。在純粹的函數(shù)式編程中，處理用戶的輸入或在屏幕上輸出消息極其困難。對此，面向對象或面向過程編程會好很多。

　　但仍然有一些開發(fā)人員試圖將這些東西用純函數(shù)的方式實現(xiàn)，并且編寫幾十行沒人能看懂的代碼。而使用另一種范式就能夠輕松地將代碼簡化為幾行可讀的代碼。

　　毫無疑問，函數(shù)式編程正在得到更多關注，而面向對象編程近幾年遭到一些詬病。了解新的編程范式并在適當?shù)臅r候使用它們是很有意義的。無論哪種編程范式，都不需要只遵循一種，在適當?shù)臅r候使用不同的編程范式才能更好地解決問題。

　　面向對象編程真的要被取代了嗎？

　　面對越來越多的問題，函數(shù)式編程可能是更有效的一種選擇。數(shù)據(jù)分析、機器學習、并行編程，這些領域你投入的越多，你就會越喜歡函數(shù)式編程。

　　但是目前面向對象開發(fā)的程序員的崗位需求量依然比函數(shù)式編程開發(fā)程序員多得多。但是這也并不意味著你不能成為后者，函數(shù)式編程開發(fā)的程序員目前仍然比較稀缺。

　　最有可能的情況是，面向對象的編程將會繼續(xù)存在十年左右。當然，選擇相對前衛(wèi)的方式是好的，但這并不意味著你應該放棄面向對象編程。所以在接下來的幾年中，不要完全放棄它，但至少確保它不是你唯一掌握的程序設計方式。