面向对象设计原则系列（7）：组合复用原则（CRP）

一、CRP 定义与核心思想

“Prefer composition over inheritance.”

优先使用组合，而非继承。

——Gang of Four（《设计模式》）

• 组合（Composition）：在对象内部持有其他对象的引用，通过调用它们来扩展功能；
• 继承（Inheritance）：子类自动获得父类的所有行为和接口。

CRP 的核心：把易变行为封装成独立组件，按需组合到宿主对象，而不是通过继承层层扩展。

二、为什么 CRP 重要

1. 降低耦合
   继承会让子类与父类绑定在一起：父类的任何改动都可能影响所有子类；
2. 提高内聚
   组合让每个组件只关注自身职责，易于理解和测试；
3. 支持运行时动态扩展
   通过组合，可在运行时替换或增加新组件，无需重新编译继承体系；
4. 避免多重继承陷阱
   C# 不支持多重继承，组合能模拟多重行为的混入（mixin）效果。

三、继承 vs 组合：对比分析

四、Unity 中的 CRP 反例

// 反例：继承地狱——多个层级的 Enemy 类型
public class Enemy : MonoBehaviour {
    public virtual void Attack() { … }
    public virtual void Die() { … }
}

public class RangedEnemy : Enemy {
    public float range;
    public override void Attack() { /* 远程射击 */ }
}

public class FlyingRangedEnemy : RangedEnemy {
    public float flyHeight;
    public override void Attack() {
        // 飞行 + 远程射击
    }
}

public class Boss : FlyingRangedEnemy {
    public void SpecialAttack() { … }
}

问题

• 修改 Attack() 的签名或行为，所有子类都需同步修改；
• 想给 Boss 添加一个“护盾”功能，只能在继承链上再插一层或修改 Boss 类；
• 多维度行为（飞行、射击、护盾）无法灵活组合。

五、CRP 重构策略

5.1 将行为抽象为组件

• 攻击组件：IAttackBehavior
• 移动组件：IMoveBehavior
• 特效组件：IShield、IFly

public interface IAttackBehavior {
    void Attack(GameObject user);
}

public class MeleeAttack : IAttackBehavior {
    public void Attack(GameObject user) {
        // 近战逻辑
    }
}

public class RangedAttack : IAttackBehavior {
    public void Attack(GameObject user) {
        // 远程射击逻辑
    }
}

public interface IMoveBehavior {
    void Move(GameObject user, Vector3 direction);
}

public class GroundMove : IMoveBehavior {
    public void Move(GameObject user, Vector3 dir) { /* 地面移动 */ }
}

public class FlyMove : IMoveBehavior {
    public void Move(GameObject user, Vector3 dir) { /* 飞行移动 */ }
}

5.2 在 Enemy 中组合行为

public class Enemy : MonoBehaviour {
    [SerializeField] IAttackBehavior attackBehavior;
    [SerializeField] IMoveBehavior   moveBehavior;
    [SerializeField] IShield         shieldBehavior; // 可选

    void Awake() {
        // 也可通过工厂或 DI 容器注入
    }

    void Update() {
        Vector3 dir = /* ... */;
        moveBehavior.Move(gameObject, dir);
        if (ShouldAttack()) attackBehavior.Attack(gameObject);
    }

    public void ActivateShield() {
        shieldBehavior?.Enable(gameObject);
    }
}

• 新增 Boss 护盾：只需提供 ShieldBehavior 实现并赋值给 Enemy 上的字段，无需继承。
• 动态切换：可在运行时修改 attackBehavior 或 moveBehavior，实现状态模式、形态变换。

六、高级模式与扩展

6.1 装饰器（Decorator）＋组合

public class PoisonDecorator : IAttackBehavior {
    private IAttackBehavior wrappee;
    public PoisonDecorator(IAttackBehavior baseAttack) {
        wrappee = baseAttack;
    }
    public void Attack(GameObject user) {
        wrappee.Attack(user);
        // 附加中毒效果
    }
}

// 运行时组合
IAttackBehavior atk = new RangedAttack();
if (hasPoison) atk = new PoisonDecorator(atk);
enemy.attackBehavior = atk;

6.2 ECS 思想下的纯组合

在 Unity ECS 中，所有行为都是 Component，系统（System）按组件组合来驱动：

struct AttackData : IComponentData { public float damage; }
struct RangedTag : IComponentData { public float range; }

// RangedAttackSystem 根据 Entities.ForEach 拥有 AttackData + RangedTag 的实体执行射击

七、工具

• 继承深度度量：
  • NDepend 中查看 TypeInheritanceDepth，深度 > 3 警告继承链过长；
• 耦合度量：
  • Afferent/Efferent Coupling 监测组件间依赖；
• 可视化：
  • Visual Studio Class Diagram / Rider Architecture View 展示组合关系；
• 静态分析：
  • SonarQube 建议使用组合替代继承的警告。

八、注意事项

1. 过度组合：将所有行为拆成组件可能导致字段过多、管理复杂；
2. 性能开销：组件调用频繁时，尽量在 Awake 缓存引用，减少接口虚调用；
3. 生命周期管理：组合模式下，宿主需负责组件的启停，注意 null 检查；
4. 接口粒度：避免“上帝接口”，保持接口职责单一，与 ISP 配合使用。

九、小结

• 识别变化维度：先梳理系统中哪些行为会扩展、新增或组合；
• 抽象行为接口：将可变的功能点定义为接口或数据驱动组件；
• 按需组合：在宿主类中持有接口引用，通过 Inspector、工厂或 DI 容器注入；
• 动态切换：利用装饰器、状态模式，支持运行时行为变化；
• 配合 ECS：在 DOTS/ECS 场景中，将所有行为组件化，系统驱动。