面向对象的几大设计原则
對(duì)于面向?qū)ο筌浖到y(tǒng)的設(shè)計(jì)而言，在支持可維護(hù)性的同時(shí)，提高系統(tǒng)的可復(fù)用性是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題，如何同時(shí)提高一個(gè)軟件系統(tǒng)的可維護(hù)性和可復(fù)用性是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)需要解決的核心問(wèn)題之一。在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中，可維護(hù)性的復(fù)用是以設(shè)計(jì)原則為基礎(chǔ)的。每一個(gè)原則都蘊(yùn)含一些面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的思想，可以從不同的角度提升一個(gè)軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平。
??????面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則為支持可維護(hù)性復(fù)用而誕生，這些原則蘊(yùn)含在很多設(shè)計(jì)模式中，它們是從許多設(shè)計(jì)方案中總結(jié)出的指導(dǎo)性原則。面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則也是我們用于評(píng)價(jià)一個(gè)設(shè)計(jì)模式的使用效果的重要指標(biāo)之一，在設(shè)計(jì)模式的學(xué)習(xí)中，大家經(jīng)常會(huì)看到諸如“XXX模式符合XXX原則”、“XXX模式違反了XXX原則”這樣的語(yǔ)句。
?????? 最常見(jiàn)的7種面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則如下表所示：
表1? 7種常用的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則
| 設(shè)計(jì)原則名稱 | 定??義 | 使用頻率 |
| 單一職責(zé)原則 (Single Responsibility Principle, SRP) | 一個(gè)類只負(fù)責(zé)一個(gè)功能領(lǐng)域中的相應(yīng)職責(zé) | ★★★★☆ |
| 開(kāi)閉原則 (Open-Closed Principle, OCP) | 軟件實(shí)體應(yīng)對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，而對(duì)修改關(guān)閉 | ★★★★★ |
| 里氏代換原則 (Liskov Substitution Principle, LSP) | 所有引用基類對(duì)象的地方能夠透明地使用其子類的對(duì)象 ? | ★★★★★ |
| 依賴倒轉(zhuǎn)原則 (Dependence? Inversion Principle, DIP) | 抽象不應(yīng)該依賴于細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)應(yīng)該依賴于抽象 | ★★★★★ |
| 接口隔離原則 (Interface Segregation Principle, ISP) | 使用多個(gè)專門的接口，而不使用單一的總接口 | ★★☆☆☆ |
| 合成復(fù)用原則 (Composite Reuse Principle, CRP) | 盡量使用對(duì)象組合，而不是繼承來(lái)達(dá)到復(fù)用的目的 ? | ★★★★☆ |
| 迪米特法則 (Law of Demeter, LoD) | 一個(gè)軟件實(shí)體應(yīng)當(dāng)盡可能少地與其他實(shí)體發(fā)生相互作用 | ★★★☆☆ ? |
一、單一職責(zé)原則(Single Responsibility Principle, SRP)：一個(gè)類只負(fù)責(zé)一個(gè)功能領(lǐng)域中的相應(yīng)職責(zé)，或者可以定義為：就一個(gè)類而言，應(yīng)該只有一個(gè)引起它變化的原因。
單一職責(zé)原則是最簡(jiǎn)單的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則，它用于控制類的粒度大小。單一職責(zé)原則定義如下：
| 單一職責(zé)原則(Single Responsibility Principle, SRP)：一個(gè)類只負(fù)責(zé)一個(gè)功能領(lǐng)域中的相應(yīng)職責(zé)，或者可以定義為：就一個(gè)類而言，應(yīng)該只有一個(gè)引起它變化的原因。 |
????? 單一職責(zé)原則告訴我們：一個(gè)類不能太“累”！在軟件系統(tǒng)中，一個(gè)類（大到模塊，小到方法）承擔(dān)的職責(zé)越多，它被復(fù)用的可能性就越小，而且一個(gè)類承擔(dān)的職責(zé)過(guò)多，就相當(dāng)于將這些職責(zé)耦合在一起，當(dāng)其中一個(gè)職責(zé)變化時(shí)，可能會(huì)影響其他職責(zé)的運(yùn)作，因此要將這些職責(zé)進(jìn)行分離，將不同的職責(zé)封裝在不同的類中，即將不同的變化原因封裝在不同的類中，如果多個(gè)職責(zé)總是同時(shí)發(fā)生改變則可將它們封裝在同一類中。
??????單一職責(zé)原則是實(shí)現(xiàn)高內(nèi)聚、低耦合的指導(dǎo)方針，它是最簡(jiǎn)單但又最難運(yùn)用的原則，需要設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)類的不同職責(zé)并將其分離，而發(fā)現(xiàn)類的多重職責(zé)需要設(shè)計(jì)人員具有較強(qiáng)的分析設(shè)計(jì)能力和相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
????? 下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例來(lái)進(jìn)一步分析單一職責(zé)原則：
| Sunny軟件公司開(kāi)發(fā)人員針對(duì)某CRM（Customer Relationship? Management，客戶關(guān)系管理）系統(tǒng)中客戶信息圖形統(tǒng)計(jì)模塊提出了如圖1所示初始設(shè)計(jì)方案： 圖1??初始設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)圖 在圖1中，CustomerDataChart類中的方法說(shuō)明如下：getConnection()方法用于連接數(shù)據(jù)庫(kù)，findCustomers()用于查詢所有的客戶信息，createChart()用于創(chuàng)建圖表，displayChart()用于顯示圖表。 現(xiàn)使用單一職責(zé)原則對(duì)其進(jìn)行重構(gòu)。 |
????? 在圖1中，CustomerDataChart類承擔(dān)了太多的職責(zé)，既包含與數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的方法，又包含與圖表生成和顯示相關(guān)的方法。如果在其他類中也需要連接數(shù)據(jù)庫(kù)或者使用findCustomers()方法查詢客戶信息，則難以實(shí)現(xiàn)代碼的重用。無(wú)論是修改數(shù)據(jù)庫(kù)連接方式還是修改圖表顯示方式都需要修改該類，它不止一個(gè)引起它變化的原因，違背了單一職責(zé)原則。因此需要對(duì)該類進(jìn)行拆分，使其滿足單一職責(zé)原則，類CustomerDataChart可拆分為如下三個(gè)類：
????? (1) DBUtil：負(fù)責(zé)連接數(shù)據(jù)庫(kù)，包含數(shù)據(jù)庫(kù)連接方法getConnection()；
????? (2) CustomerDAO：負(fù)責(zé)操作數(shù)據(jù)庫(kù)中的Customer表，包含對(duì)Customer表的增刪改查等方法，如findCustomers()；
????? (3) CustomerDataChart：負(fù)責(zé)圖表的生成和顯示，包含方法createChart()和displayChart()。
????? 使用單一職責(zé)原則重構(gòu)后的結(jié)構(gòu)如圖2所示：
二、開(kāi)閉原則(Open-Closed Principle, OCP)：一個(gè)軟件實(shí)體應(yīng)當(dāng)對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，對(duì)修改關(guān)閉。即軟件實(shí)體應(yīng)盡量在不修改原有代碼的情況下進(jìn)行擴(kuò)展。
?在開(kāi)閉原則的定義中，軟件實(shí)體可以指一個(gè)軟件模塊、一個(gè)由多個(gè)類組成的局部結(jié)構(gòu)或一個(gè)獨(dú)立的類。
????? 任何軟件都需要面臨一個(gè)很重要的問(wèn)題，即它們的需求會(huì)隨時(shí)間的推移而發(fā)生變化。當(dāng)軟件系統(tǒng)需要面對(duì)新的需求時(shí)，我們應(yīng)該盡量保證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架是穩(wěn)定的。如果一個(gè)軟件設(shè)計(jì)符合開(kāi)閉原則，那么可以非常方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，而且在擴(kuò)展時(shí)無(wú)須修改現(xiàn)有代碼，使得軟件系統(tǒng)在擁有適應(yīng)性和靈活性的同時(shí)具備較好的穩(wěn)定性和延續(xù)性。隨著軟件規(guī)模越來(lái)越大，軟件壽命越來(lái)越長(zhǎng)，軟件維護(hù)成本越來(lái)越高，設(shè)計(jì)滿足開(kāi)閉原則的軟件系統(tǒng)也變得越來(lái)越重要。
????? 為了滿足開(kāi)閉原則，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽象化設(shè)計(jì)，抽象化是開(kāi)閉原則的關(guān)鍵。在Java、C#等編程語(yǔ)言中，可以為系統(tǒng)定義一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的抽象層，而將不同的實(shí)現(xiàn)行為移至具體的實(shí)現(xiàn)層中完成。在很多面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言中都提供了接口、抽象類等機(jī)制，可以通過(guò)它們定義系統(tǒng)的抽象層，再通過(guò)具體類來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展。如果需要修改系統(tǒng)的行為，無(wú)須對(duì)抽象層進(jìn)行任何改動(dòng)，只需要增加新的具體類來(lái)實(shí)現(xiàn)新的業(yè)務(wù)功能即可，實(shí)現(xiàn)在不修改已有代碼的基礎(chǔ)上擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，達(dá)到開(kāi)閉原則的要求。
| ????? Sunny軟件公司開(kāi)發(fā)的CRM系統(tǒng)可以顯示各種類型的圖表，如餅狀圖和柱狀圖等，為了支持多種圖表顯示方式，原始設(shè)計(jì)方案如圖1所示： 圖1?初始設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)圖 ????? 在ChartDisplay類的display()方法中存在如下代碼片段： [java]?view plaincopy? ??? 在該代碼中，如果需要增加一個(gè)新的圖表類，如折線圖LineChart，則需要修改ChartDisplay類的display()方法的源代碼，增加新的判斷邏輯，違反了開(kāi)閉原則。 ????? 現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)，使之符合開(kāi)閉原則。 |
?????? 在本實(shí)例中，由于在ChartDisplay類的display()方法中針對(duì)每一個(gè)圖表類編程，因此增加新的圖表類不得不修改源代碼。可以通過(guò)抽象化的方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)，使之增加新的圖表類時(shí)無(wú)須修改源代碼，滿足開(kāi)閉原則。具體做法如下：
????? (1)?增加一個(gè)抽象圖表類AbstractChart，將各種具體圖表類作為其子類；
????? (2)? ChartDisplay類針對(duì)抽象圖表類進(jìn)行編程，由客戶端來(lái)決定使用哪種具體圖表。
????? 重構(gòu)后結(jié)構(gòu)如圖2所示：
圖2 重構(gòu)后的結(jié)構(gòu)圖
????? 在圖2中，我們引入了抽象圖表類AbstractChart，且ChartDisplay針對(duì)抽象圖表類進(jìn)行編程，并通過(guò)setChart()方法由客戶端來(lái)設(shè)置實(shí)例化的具體圖表對(duì)象，在ChartDisplay的display()方法中調(diào)用chart對(duì)象的display()方法顯示圖表。如果需要增加一種新的圖表，如折線圖LineChart，只需要將LineChart也作為AbstractChart的子類，在客戶端向ChartDisplay中注入一個(gè)LineChart對(duì)象即可，無(wú)須修改現(xiàn)有類庫(kù)的源代碼。?????
?????? 注意：因?yàn)閤ml和properties等格式的配置文件是純文本文件，可以直接通過(guò)VI編輯器或記事本進(jìn)行編輯，且無(wú)須編譯，因此在軟件開(kāi)發(fā)中，一般不把對(duì)配置文件的修改認(rèn)為是對(duì)系統(tǒng)源代碼的修改。如果一個(gè)系統(tǒng)在擴(kuò)展時(shí)只涉及到修改配置文件，而原有的Java代碼或C#代碼沒(méi)有做任何修改，該系統(tǒng)即可認(rèn)為是一個(gè)符合開(kāi)閉原則的系統(tǒng)。
三、里氏代換原則(Liskov Substitution Principle, LSP)：所有引用基類（父類）的地方必須能透明地使用其子類的對(duì)象。
里氏代換原則告訴我們，在軟件中將一個(gè)基類對(duì)象替換成它的子類對(duì)象，程序?qū)⒉粫?huì)產(chǎn)生任何錯(cuò)誤和異常，反過(guò)來(lái)則不成立，如果一個(gè)軟件實(shí)體使用的是一個(gè)子類對(duì)象的話，那么它不一定能夠使用基類對(duì)象。例如：我喜歡動(dòng)物，那我一定喜歡狗，因?yàn)楣肥莿?dòng)物的子類；但是我喜歡狗，不能據(jù)此斷定我喜歡動(dòng)物，因?yàn)槲也⒉幌矚g老鼠，雖然它也是動(dòng)物。
????? 例如有兩個(gè)類，一個(gè)類為BaseClass，另一個(gè)是SubClass類，并且SubClass類是BaseClass類的子類，那么一個(gè)方法如果可以接受一個(gè)BaseClass類型的基類對(duì)象base的話，如：method1(base)，那么它必然可以接受一個(gè)BaseClass類型的子類對(duì)象sub，method1(sub)能夠正常運(yùn)行。反過(guò)來(lái)的代換不成立，如一個(gè)方法method2接受BaseClass類型的子類對(duì)象sub為參數(shù)：method2(sub)，那么一般而言不可以有method2(base)，除非是重載方法。
????? 里氏代換原則是實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉原則的重要方式之一，由于使用基類對(duì)象的地方都可以使用子類對(duì)象，因此在程序中盡量使用基類類型來(lái)對(duì)對(duì)象進(jìn)行定義，而在運(yùn)行時(shí)再確定其子類類型，用子類對(duì)象來(lái)替換父類對(duì)象。
??????在使用里氏代換原則時(shí)需要注意如下幾個(gè)問(wèn)題：
????? (1)子類的所有方法必須在父類中聲明，或子類必須實(shí)現(xiàn)父類中聲明的所有方法。根據(jù)里氏代換原則，為了保證系統(tǒng)的擴(kuò)展性，在程序中通常使用父類來(lái)進(jìn)行定義，如果一個(gè)方法只存在子類中，在父類中不提供相應(yīng)的聲明，則無(wú)法在以父類定義的對(duì)象中使用該方法。
????? (2) ?我們?cè)谶\(yùn)用里氏代換原則時(shí)，盡量把父類設(shè)計(jì)為抽象類或者接口，讓子類繼承父類或?qū)崿F(xiàn)父接口，并實(shí)現(xiàn)在父類中聲明的方法，運(yùn)行時(shí)，子類實(shí)例替換父類實(shí)例，我們可以很方便地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)的功能，同時(shí)無(wú)須修改原有子類的代碼，增加新的功能可以通過(guò)增加一個(gè)新的子類來(lái)實(shí)現(xiàn)。里氏代換原則是開(kāi)閉原則的具體實(shí)現(xiàn)手段之一。
????? (3) Java語(yǔ)言中，在編譯階段，Java編譯器會(huì)檢查一個(gè)程序是否符合里氏代換原則，這是一個(gè)與實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)的、純語(yǔ)法意義上的檢查，但Java編譯器的檢查是有局限的。
| ????? 在Sunny軟件公司開(kāi)發(fā)的CRM系統(tǒng)中，客戶(Customer)可以分為VIP客戶(VIPCustomer)和普通客戶(CommonCustomer)兩類，系統(tǒng)需要提供一個(gè)發(fā)送Email的功能，原始設(shè)計(jì)方案如圖1所示：
圖1原始結(jié)構(gòu)圖 ????? 在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是普通客戶還是VIP客戶，發(fā)送郵件的過(guò)程都是相同的，也就是說(shuō)兩個(gè)send()方法中的代碼重復(fù)，而且在本系統(tǒng)中還將增加新類型的客戶。為了讓系統(tǒng)具有更好的擴(kuò)展性，同時(shí)減少代碼重復(fù)，使用里氏代換原則對(duì)其進(jìn)行重構(gòu)。 |
????? 在本實(shí)例中，可以考慮增加一個(gè)新的抽象客戶類Customer，而將CommonCustomer和VIPCustomer類作為其子類，郵件發(fā)送類EmailSender類針對(duì)抽象客戶類Customer編程，根據(jù)里氏代換原則，能夠接受基類對(duì)象的地方必然能夠接受子類對(duì)象，因此將EmailSender中的send()方法的參數(shù)類型改為Customer，如果需要增加新類型的客戶，只需將其作為Customer類的子類即可。重構(gòu)后的結(jié)構(gòu)如圖2所示：
圖2??重構(gòu)后的結(jié)構(gòu)圖
??????里氏代換原則是實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉原則的重要方式之一。在本實(shí)例中，在傳遞參數(shù)時(shí)使用基類對(duì)象，除此以外，在定義成員變量、定義局部變量、確定方法返回類型時(shí)都可使用里氏代換原則。針對(duì)基類編程，在程序運(yùn)行時(shí)再確定具體子類。
四、依賴倒轉(zhuǎn)原則(Dependency Inversion? Principle, DIP)：抽象不應(yīng)該依賴于細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)應(yīng)當(dāng)依賴于抽象。換言之，要針對(duì)接口編程，而不是針對(duì)實(shí)現(xiàn)編程。
?依賴倒轉(zhuǎn)原則要求我們?cè)诔绦虼a中傳遞參數(shù)時(shí)或在關(guān)聯(lián)關(guān)系中，盡量引用層次高的抽象層類，即使用接口和抽象類進(jìn)行變量類型聲明、參數(shù)類型聲明、方法返回類型聲明，以及數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換等，而不要用具體類來(lái)做這些事情。為了確保該原則的應(yīng)用，一個(gè)具體類應(yīng)當(dāng)只實(shí)現(xiàn)接口或抽象類中聲明過(guò)的方法，而不要給出多余的方法，否則將無(wú)法調(diào)用到在子類中增加的新方法。
????? 在引入抽象層后，系統(tǒng)將具有很好的靈活性，在程序中盡量使用抽象層進(jìn)行編程，而將具體類寫在配置文件中，這樣一來(lái)，如果系統(tǒng)行為發(fā)生變化，只需要對(duì)抽象層進(jìn)行擴(kuò)展，并修改配置文件，而無(wú)須修改原有系統(tǒng)的源代碼，在不修改的情況下來(lái)擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，滿足開(kāi)閉原則的要求。
????? 在實(shí)現(xiàn)依賴倒轉(zhuǎn)原則時(shí)，我們需要針對(duì)抽象層編程，而將具體類的對(duì)象通過(guò)依賴注入(DependencyInjection, DI)的方式注入到其他對(duì)象中，依賴注入是指當(dāng)一個(gè)對(duì)象要與其他對(duì)象發(fā)生依賴關(guān)系時(shí)，通過(guò)抽象來(lái)注入所依賴的對(duì)象。常用的注入方式有三種，分別是：構(gòu)造注入，設(shè)值注入（Setter注入）和接口注入。構(gòu)造注入是指通過(guò)構(gòu)造函數(shù)來(lái)傳入具體類的對(duì)象，設(shè)值注入是指通過(guò)Setter方法來(lái)傳入具體類的對(duì)象，而接口注入是指通過(guò)在接口中聲明的業(yè)務(wù)方法來(lái)傳入具體類的對(duì)象。這些方法在定義時(shí)使用的是抽象類型，在運(yùn)行時(shí)再傳入具體類型的對(duì)象，由子類對(duì)象來(lái)覆蓋父類對(duì)象。
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????? 下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例來(lái)加深對(duì)依賴倒轉(zhuǎn)原則的理解：
| ????? Sunny軟件公司開(kāi)發(fā)人員在開(kāi)發(fā)某CRM系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)：該系統(tǒng)經(jīng)常需要將存儲(chǔ)在TXT或Excel文件中的客戶信息轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。在客戶數(shù)據(jù)操作類中將調(diào)用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換類的方法實(shí)現(xiàn)格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)庫(kù)插入操作，初始設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)如圖1所示： 圖1?初始設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)圖 ????? 在編碼實(shí)現(xiàn)圖1所示結(jié)構(gòu)時(shí)，Sunny軟件公司開(kāi)發(fā)人員發(fā)現(xiàn)該設(shè)計(jì)方案存在一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題，由于每次轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)源不一定相同，因此需要更換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類，如有時(shí)候需要將TXTDataConvertor改為ExcelDataConvertor，此時(shí)，需要修改CustomerDAO的源代碼，而且在引入并使用新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類時(shí)也不得不修改CustomerDAO的源代碼，系統(tǒng)擴(kuò)展性較差，違反了開(kāi)閉原則，現(xiàn)需要對(duì)該方案進(jìn)行重構(gòu)。 |
????? 在本實(shí)例中，由于CustomerDAO針對(duì)具體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類編程，因此在增加新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類或者更換數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類時(shí)都不得不修改CustomerDAO的源代碼。我們可以通過(guò)引入抽象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類解決該問(wèn)題，在引入抽象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類DataConvertor之后，CustomerDAO針對(duì)抽象類DataConvertor編程，而將具體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類名存儲(chǔ)在配置文件中，符合依賴倒轉(zhuǎn)原則。根據(jù)里氏代換原則，程序運(yùn)行時(shí)，具體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類對(duì)象將替換DataConvertor類型的對(duì)象，程序不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題。更換具體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類時(shí)無(wú)須修改源代碼，只需要修改配置文件；如果需要增加新的具體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類，只要將新增數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類作為DataConvertor的子類并修改配置文件即可，原有代碼無(wú)須做任何修改，滿足開(kāi)閉原則。重構(gòu)后的結(jié)構(gòu)如圖2所示：
圖2重構(gòu)后的結(jié)構(gòu)圖
?????
????? 在上述重構(gòu)過(guò)程中，我們使用了開(kāi)閉原則、里氏代換原則和依賴倒轉(zhuǎn)原則，在大多數(shù)情況下，這三個(gè)設(shè)計(jì)原則會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，開(kāi)閉原則是目標(biāo)，里氏代換原則是基礎(chǔ)，依賴倒轉(zhuǎn)原則是手段，它們相輔相成，相互補(bǔ)充，目標(biāo)一致，只是分析問(wèn)題時(shí)所站角度不同而已。
五、迪米特法則(Law of? Demeter, LoD)：一個(gè)軟件實(shí)體應(yīng)當(dāng)盡可能少地與其他實(shí)體發(fā)生相互作用。
如果一個(gè)系統(tǒng)符合迪米特法則，那么當(dāng)其中某一個(gè)模塊發(fā)生修改時(shí)，就會(huì)盡量少地影響其他模塊，擴(kuò)展會(huì)相對(duì)容易，這是對(duì)軟件實(shí)體之間通信的限制，迪米特法則要求限制軟件實(shí)體之間通信的寬度和深度。迪米特法則可降低系統(tǒng)的耦合度，使類與類之間保持松散的耦合關(guān)系。
????? 迪米特法則還有幾種定義形式，包括：不要和“陌生人”說(shuō)話、只與你的直接朋友通信等，在迪米特法則中，對(duì)于一個(gè)對(duì)象，其朋友包括以下幾類：
??? ? (1)?當(dāng)前對(duì)象本身(this)；
???? ?(2)?以參數(shù)形式傳入到當(dāng)前對(duì)象方法中的對(duì)象；
????? (3)?當(dāng)前對(duì)象的成員對(duì)象；
????? (4)?如果當(dāng)前對(duì)象的成員對(duì)象是一個(gè)集合，那么集合中的元素也都是朋友；
????? (5)?當(dāng)前對(duì)象所創(chuàng)建的對(duì)象。
????? 任何一個(gè)對(duì)象，如果滿足上面的條件之一，就是當(dāng)前對(duì)象的“朋友”，否則就是“陌生人”。在應(yīng)用迪米特法則時(shí)，一個(gè)對(duì)象只能與直接朋友發(fā)生交互，不要與“陌生人”發(fā)生直接交互，這樣做可以降低系統(tǒng)的耦合度，一個(gè)對(duì)象的改變不會(huì)給太多其他對(duì)象帶來(lái)影響。
????? 迪米特法則要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該盡量減少對(duì)象之間的交互，如果兩個(gè)對(duì)象之間不必彼此直接通信，那么這兩個(gè)對(duì)象就不應(yīng)當(dāng)發(fā)生任何直接的相互作用，如果其中的一個(gè)對(duì)象需要調(diào)用另一個(gè)對(duì)象的某一個(gè)方法的話，可以通過(guò)第三者轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)調(diào)用。簡(jiǎn)言之，就是通過(guò)引入一個(gè)合理的第三者來(lái)降低現(xiàn)有對(duì)象之間的耦合度。
????? 在將迪米特法則運(yùn)用到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中時(shí)，要注意下面的幾點(diǎn)：在類的劃分上，應(yīng)當(dāng)盡量創(chuàng)建松耦合的類，類之間的耦合度越低，就越有利于復(fù)用，一個(gè)處在松耦合中的類一旦被修改，不會(huì)對(duì)關(guān)聯(lián)的類造成太大波及；在類的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，每一個(gè)類都應(yīng)當(dāng)盡量降低其成員變量和成員函數(shù)的訪問(wèn)權(quán)限；在類的設(shè)計(jì)上，只要有可能，一個(gè)類型應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成不變類；在對(duì)其他類的引用上，一個(gè)對(duì)象對(duì)其他對(duì)象的引用應(yīng)當(dāng)降到最低。
????? 下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例來(lái)加深對(duì)迪米特法則的理解：
| ????? Sunny軟件公司所開(kāi)發(fā)CRM系統(tǒng)包含很多業(yè)務(wù)操作窗口，在這些窗口中，某些界面控件之間存在復(fù)雜的交互關(guān)系，一個(gè)控件事件的觸發(fā)將導(dǎo)致多個(gè)其他界面控件產(chǎn)生響應(yīng)，例如，當(dāng)一個(gè)按鈕(Button)被單擊時(shí)，對(duì)應(yīng)的列表框(List)、組合框(ComboBox)、文本框(TextBox)、文本標(biāo)簽(Label)等都將發(fā)生改變，在初始設(shè)計(jì)方案中，界面控件之間的交互關(guān)系可簡(jiǎn)化為如圖1所示結(jié)構(gòu)： 圖1?初始設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)圖 ????? 在圖1中，由于界面控件之間的交互關(guān)系復(fù)雜，導(dǎo)致在該窗口中增加新的界面控件時(shí)需要修改與之交互的其他控件的源代碼，系統(tǒng)擴(kuò)展性較差，也不便于增加和刪除新控件。 ????? 現(xiàn)使用迪米特對(duì)其進(jìn)行重構(gòu)。 |
????? 在本實(shí)例中，可以通過(guò)引入一個(gè)專門用于控制界面控件交互的中間類(Mediator)來(lái)降低界面控件之間的耦合度。引入中間類之后，界面控件之間不再發(fā)生直接引用，而是將請(qǐng)求先轉(zhuǎn)發(fā)給中間類，再由中間類來(lái)完成對(duì)其他控件的調(diào)用。當(dāng)需要增加或刪除新的控件時(shí)，只需修改中間類即可，無(wú)須修改新增控件或已有控件的源代碼，重構(gòu)后結(jié)構(gòu)如圖2所示：
圖2 ?重構(gòu)后的結(jié)構(gòu)圖
?六、合成復(fù)用原則(Composite Reuse Principle, CRP)：盡量使用對(duì)象組合，而不是繼承來(lái)達(dá)到復(fù)用的目的。
合成復(fù)用原則就是在一個(gè)新的對(duì)象里通過(guò)關(guān)聯(lián)關(guān)系（包括組合關(guān)系和聚合關(guān)系）來(lái)使用一些已有的對(duì)象，使之成為新對(duì)象的一部分；新對(duì)象通過(guò)委派調(diào)用已有對(duì)象的方法達(dá)到復(fù)用功能的目的。簡(jiǎn)言之：復(fù)用時(shí)要盡量使用組合/聚合關(guān)系（關(guān)聯(lián)關(guān)系），少用繼承。
????? 在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中，可以通過(guò)兩種方法在不同的環(huán)境中復(fù)用已有的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)組合/聚合關(guān)系或通過(guò)繼承，但首先應(yīng)該考慮使用組合/聚合，組合/聚合可以使系統(tǒng)更加靈活，降低類與類之間的耦合度，一個(gè)類的變化對(duì)其他類造成的影響相對(duì)較少；其次才考慮繼承，在使用繼承時(shí)，需要嚴(yán)格遵循里氏代換原則，有效使用繼承會(huì)有助于對(duì)問(wèn)題的理解，降低復(fù)雜度，而濫用繼承反而會(huì)增加系統(tǒng)構(gòu)建和維護(hù)的難度以及系統(tǒng)的復(fù)雜度，因此需要慎重使用繼承復(fù)用。
????? 通過(guò)繼承來(lái)進(jìn)行復(fù)用的主要問(wèn)題在于繼承復(fù)用會(huì)破壞系統(tǒng)的封裝性，因?yàn)槔^承會(huì)將基類的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)暴露給子類，由于基類的內(nèi)部細(xì)節(jié)通常對(duì)子類來(lái)說(shuō)是可見(jiàn)的，所以這種復(fù)用又稱“白箱”復(fù)用，如果基類發(fā)生改變，那么子類的實(shí)現(xiàn)也不得不發(fā)生改變；從基類繼承而來(lái)的實(shí)現(xiàn)是靜態(tài)的，不可能在運(yùn)行時(shí)發(fā)生改變，沒(méi)有足夠的靈活性；而且繼承只能在有限的環(huán)境中使用（如類沒(méi)有聲明為不能被繼承）。
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????? 由于組合或聚合關(guān)系可以將已有的對(duì)象（也可稱為成員對(duì)象）納入到新對(duì)象中，使之成為新對(duì)象的一部分，因此新對(duì)象可以調(diào)用已有對(duì)象的功能，這樣做可以使得成員對(duì)象的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)于新對(duì)象不可見(jiàn)，所以這種復(fù)用又稱為“黑箱”復(fù)用，相對(duì)繼承關(guān)系而言，其耦合度相對(duì)較低，成員對(duì)象的變化對(duì)新對(duì)象的影響不大，可以在新對(duì)象中根據(jù)實(shí)際需要有選擇性地調(diào)用成員對(duì)象的操作；合成復(fù)用可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)進(jìn)行，新對(duì)象可以動(dòng)態(tài)地引用與成員對(duì)象類型相同的其他對(duì)象。
????? 一般而言，如果兩個(gè)類之間是“Has-A”的關(guān)系應(yīng)使用組合或聚合，如果是“Is-A”關(guān)系可使用繼承。"Is-A"是嚴(yán)格的分類學(xué)意義上的定義，意思是一個(gè)類是另一個(gè)類的"一種"；而"Has-A"則不同，它表示某一個(gè)角色具有某一項(xiàng)責(zé)任。
????? 下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例來(lái)加深對(duì)合成復(fù)用原則的理解：
| ????? Sunny軟件公司開(kāi)發(fā)人員在初期的CRM系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮到客戶數(shù)量不多，系統(tǒng)采用MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)，與數(shù)據(jù)庫(kù)操作有關(guān)的類如CustomerDAO類等都需要連接數(shù)據(jù)庫(kù)，連接數(shù)據(jù)庫(kù)的方法getConnection()封裝在DBUtil類中，由于需要重用DBUtil類的getConnection()方法，設(shè)計(jì)人員將CustomerDAO作為DBUtil類的子類，初始設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)如圖1所示： 圖1??初始設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)圖 ????? 隨著客戶數(shù)量的增加，系統(tǒng)決定升級(jí)為Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，因此需要增加一個(gè)新的OracleDBUtil類來(lái)連接Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，由于在初始設(shè)計(jì)方案中CustomerDAO和DBUtil之間是繼承關(guān)系，因此在更換數(shù)據(jù)庫(kù)連接方式時(shí)需要修改CustomerDAO類的源代碼，將CustomerDAO作為OracleDBUtil的子類，這將違反開(kāi)閉原則。【當(dāng)然也可以修改DBUtil類的源代碼，同樣會(huì)違反開(kāi)閉原則。】 ????? 現(xiàn)使用合成復(fù)用原則對(duì)其進(jìn)行重構(gòu)。 |
????? 根據(jù)合成復(fù)用原則，我們?cè)趯?shí)現(xiàn)復(fù)用時(shí)應(yīng)該多用關(guān)聯(lián)，少用繼承。因此在本實(shí)例中我們可以使用關(guān)聯(lián)復(fù)用來(lái)取代繼承復(fù)用，重構(gòu)后的結(jié)構(gòu)如圖2所示：
圖2??重構(gòu)后的結(jié)構(gòu)圖
????? 在圖2中，CustomerDAO和DBUtil之間的關(guān)系由繼承關(guān)系變?yōu)殛P(guān)聯(lián)關(guān)系，采用依賴注入的方式將DBUtil對(duì)象注入到CustomerDAO中，可以使用構(gòu)造注入，也可以使用Setter注入。如果需要對(duì)DBUtil的功能進(jìn)行擴(kuò)展，可以通過(guò)其子類來(lái)實(shí)現(xiàn)，如通過(guò)子類OracleDBUtil來(lái)連接Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。由于CustomerDAO針對(duì)DBUtil編程，根據(jù)里氏代換原則，DBUtil子類的對(duì)象可以覆蓋DBUtil對(duì)象，只需在CustomerDAO中注入子類對(duì)象即可使用子類所擴(kuò)展的方法。例如在CustomerDAO中注入OracleDBUtil對(duì)象，即可實(shí)現(xiàn)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)連接，原有代碼無(wú)須進(jìn)行修改，而且還可以很靈活地增加新的數(shù)據(jù)庫(kù)連接方式。
七、接口隔離原則(Interface? Segregation Principle, ISP)：使用多個(gè)專門的接口，而不使用單一的總接口，即客戶端不應(yīng)該依賴那些它不需要的接口。
根據(jù)接口隔離原則，當(dāng)一個(gè)接口太大時(shí)，我們需要將它分割成一些更細(xì)小的接口，使用該接口的客戶端僅需知道與之相關(guān)的方法即可。每一個(gè)接口應(yīng)該承擔(dān)一種相對(duì)獨(dú)立的角色，不干不該干的事，該干的事都要干。這里的“接口”往往有兩種不同的含義：一種是指一個(gè)類型所具有的方法特征的集合，僅僅是一種邏輯上的抽象；另外一種是指某種語(yǔ)言具體的“接口”定義，有嚴(yán)格的定義和結(jié)構(gòu)，比如Java語(yǔ)言中的interface。對(duì)于這兩種不同的含義，ISP的表達(dá)方式以及含義都有所不同：
????? (1)?當(dāng)把“接口”理解成一個(gè)類型所提供的所有方法特征的集合的時(shí)候，這就是一種邏輯上的概念，接口的劃分將直接帶來(lái)類型的劃分。可以把接口理解成角色，一個(gè)接口只能代表一個(gè)角色，每個(gè)角色都有它特定的一個(gè)接口，此時(shí)，這個(gè)原則可以叫做“角色隔離原則”。
????? (2)?如果把“接口”理解成狹義的特定語(yǔ)言的接口，那么ISP表達(dá)的意思是指接口僅僅提供客戶端需要的行為，客戶端不需要的行為則隱藏起來(lái)，應(yīng)當(dāng)為客戶端提供盡可能小的單獨(dú)的接口，而不要提供大的總接口。在面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口就需要實(shí)現(xiàn)該接口中定義的所有方法，因此大的總接口使用起來(lái)不一定很方便，為了使接口的職責(zé)單一，需要將大接口中的方法根據(jù)其職責(zé)不同分別放在不同的小接口中，以確保每個(gè)接口使用起來(lái)都較為方便，并都承擔(dān)某一單一角色。接口應(yīng)該盡量細(xì)化，同時(shí)接口中的方法應(yīng)該盡量少，每個(gè)接口中只包含一個(gè)客戶端（如子模塊或業(yè)務(wù)邏輯類）所需的方法即可，這種機(jī)制也稱為“定制服務(wù)”，即為不同的客戶端提供寬窄不同的接口。
????? 下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例來(lái)加深對(duì)接口隔離原則的理解：
| ????? Sunny軟件公司開(kāi)發(fā)人員針對(duì)某CRM系統(tǒng)的客戶數(shù)據(jù)顯示模塊設(shè)計(jì)了如圖1所示接口，其中方法dataRead()用于從文件中讀取數(shù)據(jù)，方法transformToXML()用于將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成XML格式，方法createChart()用于創(chuàng)建圖表，方法displayChart()用于顯示圖表，方法createReport()用于創(chuàng)建文字報(bào)表，方法displayReport()用于顯示文字報(bào)表。 圖1?初始設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)圖 ????? 在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該接口很不靈活，例如如果一個(gè)具體的數(shù)據(jù)顯示類無(wú)須進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（源文件本身就是XML格式），但由于實(shí)現(xiàn)了該接口，將不得不實(shí)現(xiàn)其中聲明的transformToXML()方法（至少需要提供一個(gè)空實(shí)現(xiàn)）；如果需要?jiǎng)?chuàng)建和顯示圖表，除了需實(shí)現(xiàn)與圖表相關(guān)的方法外，還需要實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建和顯示文字報(bào)表的方法，否則程序編譯時(shí)將報(bào)錯(cuò)。 ????? 現(xiàn)使用接口隔離原則對(duì)其進(jìn)行重構(gòu)。 |
????? 在圖1中，由于在接口CustomerDataDisplay中定義了太多方法，即該接口承擔(dān)了太多職責(zé)，一方面導(dǎo)致該接口的實(shí)現(xiàn)類很龐大，在不同的實(shí)現(xiàn)類中都不得不實(shí)現(xiàn)接口中定義的所有方法，靈活性較差，如果出現(xiàn)大量的空方法，將導(dǎo)致系統(tǒng)中產(chǎn)生大量的無(wú)用代碼，影響代碼質(zhì)量；另一方面由于客戶端針對(duì)大接口編程，將在一定程序上破壞程序的封裝性，客戶端看到了不應(yīng)該看到的方法，沒(méi)有為客戶端定制接口。因此需要將該接口按照接口隔離原則和單一職責(zé)原則進(jìn)行重構(gòu)，將其中的一些方法封裝在不同的小接口中，確保每一個(gè)接口使用起來(lái)都較為方便，并都承擔(dān)某一單一角色，每個(gè)接口中只包含一個(gè)客戶端（如模塊或類）所需的方法即可。
????? 通過(guò)使用接口隔離原則，本實(shí)例重構(gòu)后的結(jié)構(gòu)如圖2所示：
圖2?重構(gòu)后的結(jié)構(gòu)圖
??????在使用接口隔離原則時(shí)，我們需要注意控制接口的粒度，接口不能太小，如果太小會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中接口泛濫，不利于維護(hù)；接口也不能太大，太大的接口將違背接口隔離原則，靈活性較差，使用起來(lái)很不方便。一般而言，接口中僅包含為某一類用戶定制的方法即可，不應(yīng)該強(qiáng)迫客戶依賴于那些它們不用的方法。
?
轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/snowbook/p/5163980.html
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的面向对象的几大设计原则的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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