面向对象设计原则.docx
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面向对象设计原则
面向对象设计六大原则
面向对象设计的原则是面向对象思想的提炼，它比面向对象思想的核心要素更具可操作性，但与设计模式相比，却又更加的抽象，是设计精神要义的抽象概括。
形象地将，面向对象思想像法理的精神，设计原则则相对于基本宪法，而设计模式就好比各式各样的具体法律条文了。
面向对象设计原则有6个：
开放封闭原则，单一职责原则，依赖倒置原则，Liskov替换原则，迪米特法则和合成/聚合复用原则。
单一职责原则（SingleResponsibilityPrincipleSRP）
Thereshouldneverbemorethanonereasonforaclasstochange.什么意思呢？
所谓单一职责原则就是一个类只负责一个职责，只有一个引起变化的原因。
如果一个类承担的职责过多，就等于把这些职责耦合在一起，一个职责的变化会削弱或抑制这个类完成其他职责的能力，这个耦合会导致脆弱的设计。
软件设计真正要做的许多内容，就是发现职责并把这些职责相互分离；如果能够想到多于一个动机去改变一个类，那么这个类就具有多于一个职责，就应该考虑类的分离。
以调制解调器为例如下图：
从上述类图里面我们发现有四个方法Dial（拨通电话），Hangup（挂电话），Receive（收到信息），Send（发送信息），经过分析不难判断出，实际上Dial（拨通电话）和Hangup（挂电话）是属于连接的范畴，而Receive（收到信息）和Send（发送信息）是属于数据传送的范畴。
这里类包括两个职责，显然违反了SRP。
这样做有潜在的隐患，如果要改变连接的方式，势必要修改Modem，而修改Modem类的结果导致凡事依赖Modem类可能都需要修改，这样就需要重新编译和部署，不管数据传输这部分是否需要修改。
因此要重构Modem类，从中抽象出两个接口，一个专门负责连接，另一个专门负责数据传送。
依赖Modem类的元素要做相应的细化，根据职责的不同分别依赖不同的接口。
如下图：
这样以来，无论单独修改连接部分还是单独修改数据传送部分，都彼此互不影响。
总结单一职责优点：
降低类的复杂性，
提高可维护性
提高可读性。
降低需求变化带来的风险。
需求变化是不可避免的，如果单一职责做的好，一个接口修改只对相应的实现类有影响，对其它的接口无影响，这对系统的扩展性和维护性都有很大的帮助。
开放封闭原则（Open-ClosedPrincipleOCP）
Softwareentities（classes,modules,functionsetc）shouldopenforextension,butcloseformodification.
什么意思呢？
所谓开放封闭原则就是软件实体应该对扩展开发，而对修改封闭。
开放封闭原则是所有面向对象原则的核心。
软件设计本身所追求的目标就是封装变化，降低耦合，而开放封闭原则正是对这一目标的最直接体现。
开放封闭原则主要体现在两个方面：
对扩展开放，意味着有新的需求或变化时，可以对现有代码进行扩展，以适应新的情况。
对修改封闭，意味着类一旦设计完成，就可以独立其工作，而不要对类尽任何修改。
为什么要用到开放封闭原则呢？
软件需求总是变化的，世界上没有一个软件的是不变的，因此对软件设计人员来说，必须在不需要对原有系统进行修改的情况下，实现灵活的系统扩展。
如何做到对扩展开放，对修改封闭呢？
实现开放封闭的核心思想就是对抽象编程，而不对具体编程，因为抽象相对稳定。
让类依赖于固定的抽象，所以对修改就是封闭的；而通过面向对象的继承和多态机制，可以实现对抽象体的继承，通过覆写其方法来改变固有行为，实现新的扩展方法，所以对于扩展就是开放的。
对于违反这一原则的类，必须通过重构来进行改善。
常用于实现的设计模式主要有TemplateMethod模式和Strategy模式。
而封装变化，是实现这一原则的重要手段，将经常变化的状态封装为一个类。
以银行业务员为例
没有实现OCP的设计：
publicclassBankProcess
{
//存款
publicvoidDeposite（）
{
}
//取款
publicvoidWithdraw（）
{
}
//转账
publicvoidTransfer（）
{
}
}
publicclassBankStaff
{
privateBankProcessbankpro=newBankProcess（）;
publicvoidBankHandle（Clientclient）
{
switch（client.Type）
{
//存款
case"deposite":
bankpro.Deposite（）;
break;
//取款
case"withdraw":
bankpro.Withdraw（）;
break;
//转账
case"transfer":
bankpro.Transfer（）;
break;
}
}
}
这种设计显然是存在问题的，目前设计中就只有存款，取款和转账三个功能，将来如果业务增加了，比如增加申购基金功能，理财功能等，就必须要修改BankProcess业务类。
我们分析上述设计就不能发现把不能业务封装在一个类里面，违反单一职责原则，而有新的需求发生，必须修改现有代码则违反了开放封闭原则。
从开放封闭的角度来分析，在银行系统中最可能扩展的就是业务功能的增加或变更。
对业务流程应该作为扩展的部分来实现。
当有新的功能时，不需要再对现有业务进行重新梳理，然后再对系统做大的修改。
如何才能实现耦合度和灵活性兼得呢？
那就是抽象，将业务功能抽象为接口，当业务员依赖于固定的抽象时，对修改就是封闭的，而通过继承和多态继承，从抽象体中扩展出新的实现，就是对扩展的开放。
以下是符合OCP的设计：
首先声明一个业务处理接口
publicinterfaceIBankProcess
{
voidProcess（）;
}
publicclassDepositProcess:
IBankProcess
{
publicvoidProcess（）
{
//办理存款业务
Console.WriteLine（"ProcessDeposit"）;
}
}
publicclassWithDrawProcess:
IBankProcess
{
publicvoidProcess（）
{
//办理取款业务
Console.WriteLine（"ProcessWithDraw"）;
}
}
publicclassTransferProcess:
IBankProcess
{
publicvoidProcess（）
{
//办理转账业务
Console.WriteLine（"ProcessTransfer"）;
}
}
publicclassBankStaff
{
privateIBankProcessbankpro=null;
publicvoidBankHandle（Clientclient）
{
switch（client.Type）
{
//存款
case"Deposit":
userProc=newDepositUser（）;
break;
//转账
case"Transfer":
userProc=newTransferUser（）;
break;
//取款
case"WithDraw":
userProc=newWithDrawUser（）;
break;
}
userProc.Process（）;
}
}
这样当业务变更时，只需要修改对应的业务实现类就可以，其他不相干的业务就不必修改。
当业务增加，只需要增加业务的实现就可以了。
设计建议：
开放封闭原则，是最为重要的设计原则，Liskov替换原则和合成/聚合复用原则为开放封闭原则提供保证。
可以通过TemplateMethod模式和Strategy模式进行重构，实现对修改封闭，对扩展开放的设计思路。
封装变化，是实现开放封闭原则的重要手段，对于经常发生变化的状态，一般将其封装为一个抽象，例如银行业务中IBankProcess接口。
拒绝滥用抽象，只将经常变化的部分进行抽象。
里氏替换原则（LiskovSubstitutionPrincipleLSP）
里氏替换原则是面向对象设计的基本原则之一。
任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。
LSP是继承复用的基石，只有当子类可以替换基类，软件单位的功能不受影响时，基类才能真正的被复用，而子类也可以在基类的基础上增加新的行为。
Liskov提出了关于继承的原则：
Inheritanceshouldensurethatanypropertyprovedaboutsupertypeobjectsalsoholdsforsubtypeobjects.----继承必须确保超类中所拥有的性质在子类中仍然成立。
2002年，软件工程大师RobertC.Martin出版了一本《AgileSoftwareDevelopmentPrinciplesPatternsandPractices》，在文中他把里氏代换原则最终简化为一句话：
“Subtypesmustbesubstitutablefortheirbasetypes”也就是说子类必须能够替换成他们的基类。
里氏替换原则讲的是基类和子类的关系，只有这种关系存在的时候里氏替换原则才能成立。
里氏替换原则是实现开放封闭原则的具体规范。
这是因为：
实现开放封闭原则的关键是抽象，而继承关系又是抽象的一种具体实现。
我们大家都打过CS的游戏，用枪射击杀人，如下类图：
枪的主要职责是射击，如何射击在各个具体的子类中定义。
注意在类中调用其他类时务必调用父类或接口，如果不能掉话父类或接口，说明类的射击已经违反了LSP原则。
如果我们有一个玩具手枪，该如何定义呢？
我们先在类图2-1上增加一个类ToyGun，然后继承于AbstractGun类，修改后的类图如下：
玩具枪是不能用来射击的，杀不死人的，这个不应该写shoot方法，在这种情况下业务的调用类就会出现问题。
为了解决这个问题，ToyGun可以脱离继承，建立一个独立的父类，为了做到代码可以服用，可以与AbstractGun建立关联委托关系，如下图：
因此，如果子类不能完整地实现父类的方法，那么建议断开父子继承关系，采用依赖，聚合，组合等关系代替继承。
子类可以有自己的属性或方法。
覆盖或实现父类的方法时输入的参数可以放大。
覆盖或实现父类的方法时输出结果可以被缩小。
这是什么意思呢，父类的方法返回值是一个类型T，子类相同的方法（覆写）的返回值为类型S，那么根据里氏替换原则就要求S必须小于等于T，也就是说要么S和T是同一个类型，要么S是T的子类型。
采用里氏替换原则的目的就是增加程序的健壮性，需求变更时也可以保持良好的兼容性和稳定性，即使增加子类，原有的子类可以继续运行。
在实际项目中，每个子类对应不同的业务含义，使用父类作为参数，传递不同的子类完成不同业务逻辑。
4依赖倒置原则
所谓依赖倒置原则（DependenceInversionPrinciple）就是要依赖于抽象，不要依赖于具体。
简单的说就是对抽象进行编程，不要对实现进行编程，这样就降低了客户与实现模块间的耦合。
面向过程的开发，上层调用下层，上层依赖于下层，当下层剧烈变化时，上层也要跟着变化，这就会导致模块的复用性降低而且大大提高了开发的成本。
面向对象的开发很好的解决了这个问题，一般的情况下抽象的变化概率很小，让用户程序依赖于抽象，实现的细节也依赖于抽象。
即使实现细节不断变化，只要抽象不变，客户程序就不需要变化。
这大大降低了客户程序域实现细节的耦合度。
比如一个合资汽车公司现在要求开发一个自动驾驶系统，只要汽车上安装上这个系统，就可以实现无人驾驶，该系统可以在福特车系列和本田车系列上使用。
面向过程的结构图：
实现代码如下：
publicclassHondaCar
{
publicvoidRun（）{Console.WriteLine（"本田车启动了！
"）;}
publicvoidTurn（）{Console.WriteLine（"本田车拐弯了！
"）;}
publicvoidStop（）{Console.WriteLine（"本田车停止了！
"）;}
}
publicclassFordCar
{
publicvoidRun（）{Console.WriteLine（"福特车启动了！
"）;}
publicvoidTurn（）{Console.WriteLine（"福特车拐弯了！
"）;}
publicvoidStop（）{Console.WriteLine（"福特车停止了！
"）;}
}
publicclassAutoSystem
{
publicenumCarType{Ford,Fonda}
privateHondaCarhondcar=newHondaCar（）;
privateFordCarfordcar=newFordCar（）;
privateCarTypetype;
publicAutoSystem（CarTypecarType）
{
this.type=carType;
}
publicvoidRunCar（）
{
if（this.type==CarType.Fonda）
{
hondcar.Run（）;
}
elseif（this.type==CarType.Ford）
{
fordcar.Run（）;
}
}
publicvoidStopCar（）
{
if（this.type==CarType.Fonda）
{
hondcar.Stop（）;
}
elseif（this.type==CarType.Ford）
{
fordcar.Stop（）;
}
}
publicvoidTurnCar（）
{
if（this.type==CarType.Fonda）
{
hondcar.Turn（）;
}
elseif（this.type==CarType.Ford）
{
fordcar.Turn（）;
}
}
}
显然这个实现代码也可满足现在的需求。
但是如何现在公司业务规模扩大了，该自动驾驶系统还要把吉普车也兼容了。
这些就需要修改AutoSystem类如下：
publicclassAutoSystem
{
publicenumCarType{Ford,Fonda,Jeep}
privateHondaCarhondcar=newHondaCar（）;
privateFordCarfordcar=newFordCar（）;
privateJeepjeep=newJeep（）;
privateCarTypetype;
publicAutoSystem（CarTypecarType）
{
this.type=carType;
}
publicvoidRunCar（）
{
if（this.type==CarType.Fonda）
{
hondcar.Run（）;
}
elseif（this.type==CarType.Ford）
{
fordcar.Run（）;
}
elseif（this.type==CarType.Jeep）
{
jeep.Run（）;
}
}
publicvoidStopCar（）
{
if（this.type==CarType.Fonda）
{
hondcar.Stop（）;
}
elseif（this.type==CarType.Ford）
{
fordcar.Stop（）;
}
elseif（this.type==CarType.Jeep）
{
jeep.Stop（）;
}
}
publicvoidTurnCar（）
{
if（this.type==CarType.Fonda）
{
hondcar.Turn（）;
}
elseif（this.type==CarType.Ford）
{
fordcar.Turn（）;
}
elseif（this.type==CarType.Jeep）
{
jeep.Turn（）;
}
}
}
通过代码分析得知，上述代码也确实满足了需求，但是软件是不断变化的，软件的需求也是变化的，如果将来业务又扩大了，该自动驾驶系统还有能实现通用、三菱、大众汽车，这样我们不得不又要修改AutoSystem类了。
这样会导致系统越来越臃肿，越来越大，而且依赖越来越多低层模块，只有低层模块变动，AutoSystem类就不得不跟着变动，导致系统设计变得非常脆弱和僵硬。
导致上面所述问题一个原因是，含有高层策略的模块，如AutoSystem模块，依赖于它所控制的低层的具体细节的模块（如FordCar和HondaCar）。
如果能使AutoSystem模块独立于它所控制的具体细节，而是依赖抽象，那么我们就可以服用它了。
这就是面向对象中的“依赖倒置”机制。
如下类图：
实现代码如下：
publicinterfaceICar
{
voidRun（）;
voidStop（）;
voidTurn（）;
}
publicclassHondaCar:
ICar
{
publicvoidRun（）{Console.WriteLine（"本田车启动了！
"）;}
publicvoidTurn（）{Console.WriteLine（"本田车拐弯了！
"）;}
publicvoidStop（）{Console.WriteLine（"本田车停止了！
"）;}
}
publicclassFordCar:
ICar
{
publicvoidRun（）{Console.WriteLine（"福特车启动了！
"）;}
publicvoidTurn（）{Console.WriteLine（"福特车拐弯了！
"）;}
publicvoidStop（）{Console.WriteLine（"福特车停止了！
"）;}
}
publicclassJeep:
ICar
{
publicvoidRun（）{Console.WriteLine（"福特车启动了！
"）;}
publicvoidTurn（）{Console.WriteLine（"福特车拐弯了！
"）;}
publicvoidStop（）{Console.WriteLine（"福特车停止了！
"）;}
}
publicclassAutoSystem
{
privateICarcar;
publicAutoSystem（ICarcar）
{
this.car=car;
}
publicvoidRunCar（）
{
this.car.Run（）;
}
publicvoidStopCar（）
{
this.car.Stop（）;
}
publicvoidTurnCar（）
{
this.car.Turn（）;
}
}
现在Autosystem系统依赖于ICar这个抽象，而与具体的实现细节HondaCar:
和FordCar无关，所以实现细节的变化不会影响AutoSystem.对于实现细节只要实现ICar即可。
即实现细节依赖于ICar抽象。
综上所述：
一个应用中的重要策略决定及业务正是在这些高层的模块中。
也正是这些模块包含这应用的特性。
但是，当这些模块依赖于低层模块时，低层模块的修改比较将直接影响到他们，迫使它们也改变。
这种情况是荒谬的。
应该是处于高层的模块去迫使那些低层的模块发生改变。
处于高层的模块应优先于低层的模块。
无论如何高层模块也不应该依赖于低层模块。
而且我们想能够复用的是高层的模块，只有高层模块独立于低层模块时，复用才有可能。
总之，高层次的模块不应该依赖于低层次的模块，它们都应该依赖于抽象。
抽象不应该依赖于具体，具体应该依赖于抽象。
5迪米特法则
迪米特法则（LawofDemeter）又叫最少知识原则（LeastKnowledgePrincipleLKP），就是说一个对象应当对其他对象有尽可能少的了解，不和陌生人说话。
对面向对象来说，一个软件实体应当尽可能的少的与其他实体发生相互作用。
每一个软件单位对其他的单位都只有最少的知识，而其局限于那些与本单位密切相关的软件单位。
迪米特法则的目的在于降低类之间的耦合。
由于每个类尽量减少对其他类的依赖，因此，很容易使得系统的功能模块相互独立，相互之间不存在依赖关系。
应用迪米特法则有可能造成的一个后果就是，系统中存在的大量的中介类，这些类只所以存在完全是为了传递类之间的相互调用关系---这在一定程度上增加系统的复杂度。
设计模式中的门面模式（Facade）和中介模式（Mediator）都是迪米特法则的应用的例子。
狭义的迪米特法则的缺点：
在系统里面造出大量的小方法，这些方法仅仅是传递间接的调用，与系统的商业逻辑无关。
遵循类之间的迪米特法则会使一个系统的局部设计简化，因为每一个局部都不会和远距离的对象有之间的关联。
但是，这也会造成系统的不同模块之间的通信效率降低，也会使系统的不同模块之间不容易协调。
广义的迪米特法则在类的设计上的体现：
优先考虑将一个类设置成不变类.
尽量降低一个类的访问权限。
尽量降低成员的访问权限。
6组合/聚集复用原则
组合/聚合复用原则（Composite/AggregateReusePrincipleCARP）.组合和聚合都是对象建模中关联（Association）关系的一种.聚合表示整体与部分的关系，表示“含有”，整体由部分组合而成，部分可以脱离整体作为一个独立的个体存在。
组合则是一种更强的聚合，部分组成整体，而且不可分割，部分不能脱离整体而单独存在。
在合成关系中，部分和整体的生命周期一样，组合的新的对象完全支配其组成部分，包括他们的创建和销毁。
一个合成关系中成分对象是不能与另外一个合成关系共享。
组合/聚合和继承是实现复用的两个基本途径。
合成复用原则是指尽量使用合成/聚合，而不是使用继承。
只有当以下的条件全部被满足时，才应当使用继承关系。
1子类是超类的一个特殊种
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