开闭原则(Open-Closed Principle, OCP)是指一个软件实体如类、模块和函数应该 对扩展开放,对修改关闭 。所谓的开闭,也正是对扩展和修改两个行为的一个原则。强调的是用抽象构建框架,用实现扩展细节,可以提高软件系统的可复用性及可维护性。开闭原则,是面向对象设计中最基础的设计原则。它指导我们如何建立稳定灵活的系统, 例如:我们版本更新,我尽可能不修改源代码,但是可以增加新功能。 在大学生活中,我们每门课程的课时是固定的,不能修改,即关闭的,但是什么时候上课却是允许变动的。
实现开闭原则的核心思想就是面向抽象编程: 首先创建一个课程接口 ICourse:
public interface ICourse { Integer getId(); String getName(); Double getPrice(); }小结:类、模块和函数应该对扩展开放,对修改关闭;强调的用抽象构建框架,用实现扩展细节
依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle,DIP)是指设计代码结构时,高层模块不应该依赖底层模块,二者都应该依赖其抽象。抽象不应该依赖细节;细节应该依赖抽象。通过依赖倒置,可以减少类与类之间的耦合性,提高系统的稳定性,提高代码的可读性和可维护性,并能够降低修改程序所造成的风险。 案例: 以课 程为例,先来创建一个类 Tom:
public class Tom { public void studyJavaCourse() { System.out.println("Tom 在学习 Java 的课程"); } public void studyPythonCourse() { System.out.println("Tom 在学习 Python 的课程"); } }调用一下:
public static void main(String[] args) { Tom tom = new Tom(); tom.studyJavaCourse(); tom.studyPythonCourse(); }Tom 热爱学习,目前正在学习 Java 课程和 Python 课程。大家都知道,学习也是会上瘾 的。随着学习兴趣的暴涨,现在 Tom 还想学习 AI 人工智能的课程。这个时候,业务扩 展,我们的代码要从底层到高层(调用层)一次修改代码。在 Tom 类中增加 studyAICourse()的方法,在高层也要追加调用。如此一来,系统发布以后,实际上是非 常不稳定的,在修改代码的同时也会带来意想不到的风险。接下来我们优化代码,创建 一个课程的抽象 ICourse 接口
public interface ICourse { void study(); }然后写 JavaCourse类,PythonCourse 类:
public class JavaCourse implements ICourse { @Override public void study() { System.out.println("Tom 在学习 Java 课程"); } } public class PythonCourse implements ICourse { @Override public void study() { System.out.println("Tom 在学习 Python 课程"); } }修改 Tom 类:
public class Tom { public void study(ICourse course) { course.study(); } } 来看调用: public static void main(String[] args) { Tom tom = new Tom(); tom.study(new JavaCourse()); tom.study(new PythonCourse()); }我们这时候再看来代码,Tom 的兴趣无论怎么暴涨,对于新的课程,我只需要新建一个类,通过传参的方式告诉 Tom,而不需要修改底层代码。实际上这是一种大家非常熟悉的方式,叫依赖注入。注入的方式还有构造器方式和 setter 方式。
注意:以抽象为基准比以细节为基准搭建起来的架构要稳定得多,因此大家在拿到需求之后,要面向接口编程,先顶层再细节来设计代码结构。
小结:抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象,中心思想:面向接口编程。
单一职责(Simple Responsibility Pinciple,SRP)是指不要存在多于一个导致类变更 的原因。假设我们有一个 Class 负责两个职责,一旦发生需求变更,修改其中一个职责的逻辑代码,有可能会导致另一个职责的功能发生故障。这样一来,这个 Class 存在两个导 致类变更的原因。如何解决这个问题呢?我们就要给两个职责分别用两个 Class 来实现, 进行解耦。后期需求变更维护互不影响。这样的设计,可以降低类的复杂度,提高类的可读性,提高系统的可维护性,降低变更引起的风险。总体来说就是一个Class/Interface/Method 只负责一项职责。
小结:一个类应该只负责一项职责,因此类具有不同职责时应该按实际情况对类的粒度进行分解。
接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)是指用多个专门的接口,而不使用单一的总接口,客户端不应该依赖它不需要的接口。这个原则指导我们在设计接口时 应当注意一下几点:
一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口之上。建立单一接口,不要建立庞大臃肿的接口。尽量细化接口,接口中的方法尽量少(不是越少越好,一定要适度)。接口隔离原则符合我们常说的高内聚低耦合的设计思想,从而使得类具有很好的可读性、 可扩展性和可维护性。我们在设计接口的时候,要多花时间去思考,要考虑业务模型,包括以后有可能发生变更的地方还要做一些预判。所以,对于抽象,对业务模型的理解 是非常重要的。
小结:一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上,在有冗余的情况下,需要考虑将一个接口拆分为几个独立的接口。
迪米特原则(Law of Demeter LoD)是指一个对象应该对其他对象保持最少的了解,又叫最少知道原则(Least Knowledge Principle,LKP),尽量降低类与类之间的耦合。迪 米特原则主要强调只和朋友交流,不和陌生人说话。出现在成员变量、方法的输入、输出参数中的类都可以称之为成员朋友类,而出现在方法体内部的类不属于朋友类。
小结:一个类对自己依赖的类知道的越少最好,即将逻辑封装在类的内部,不对外泄露任何信息。尽量避免出现在方法体的局部变量是陌生类。
里氏替换原则(Liskov Substitution Principle,LSP)是指如果对每一个类型为 T1 的对 象 o1,都有类型为 T2 的对象 o2,使得以 T1 定义的所有程序 P 在所有的对象 o1 都替换成 o2 时,程序 P 的行为没有发生变化,那么类型 T2 是类型 T1 的子类型。
定义看上去还是比较抽象,我们重新理解一下,可以理解为一个软件实体如果适用一个 父类的话,那一定是适用于其子类,所有引用父类的地方必须能透明地使用其子类的对 象,子类对象能够替换父类对象,而程序逻辑不变。根据这个理解,我们总结一下: 引申含义:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。
子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。子类中可以增加自己特有的方法。当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的输入/入参)要比父类 方法的输入参数更宽松。当子类的方法实现父类的方法时(重写/重载或实现抽象方法),方法的后置条件(即 方法的输出/返回值)要比父类更严格或相等。小结:子类尽量不重写父类的方法,在合适的情况下,可以用聚合,组合或者依赖来取代继承,以达到解决问题的目的。
合成复用原则(Composite/Aggregate Reuse Principle,CARP)是指尽量使用对象组 合(has-a)/聚合(contanis-a),而不是继承关系达到软件复用的目的。可以使系统更加灵活,降低类与类之间的耦合度,一个类的变化对其他类造成的影响相对较少。 继承我们叫做白箱复用,相当于把所有的实现细节暴露给子类。组合/聚合也称之为黑箱复用,对类以外的对象是无法获取到实现细节的。要根据具体的业务场景来做代码设计, 其实也都需要遵循 OOP 模型。
小结:尽量使用组合和聚合关系,而不是继承关系
学习设计原则,学习设计模式的基础。在实际开发过程中,并不是一定要求所有代码都 遵循设计原则,我们要考虑人力、时间、成本、质量,不是刻意追求完美,要在适当的 场景遵循设计原则,体现的是一种平衡取舍,帮助我们设计出更加优雅的代码结构
