面向对象设计原则.docx

1、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(Single Responsibility Principle SRP) There should never be more than one reason for a class t

2、o change. 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

3、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

4、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-Closed Principle OCP)Software entities(classes,modules,functions etc) should open for extension ,but close for modification. 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，

5、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

6、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Template Method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：public class BankProcess /存款 public void Deposite() /取款 public void Withdraw() /转账 public void Transfer() public class BankStaff private Ban

7、kProcess bankpro = new BankProcess(); public void BankHandle(Client client) 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

8、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public interfa

9、ce IBankProcess void Process(); public class DepositProcess : IBankProcess public void Process() /办理存款业务 Console.WriteLine(Process Deposit); public class WithDrawProcess : IBankProcess public void Process() /办理取款业务 Console.WriteLine(Process WithDraw); public class TransferProcess : IBankProcess publ

10、ic void Process() /办理转账业务 Console.WriteLine(Process Transfer); public class BankStaff private IBankProcess bankpro = null; public void BankHandle(Client client) switch (client.Type) /存款 case Deposit: userProc = new DepositUser(); break; /转账 case Transfer: userProc = new TransferUser(); break; /取款 ca

11、se WithDraw: userProc = new WithDrawUser(); 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Template Method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IBankP

12、rocess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（Liskov Substitution Principle LSP）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：Inheritance should ensure that any property proved about supertype objects also holds for subtype obje

13、cts.-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Robert C. Martin出版了一本Agile Software DevelopmentPrinciples Patterns and Practices，在文中他把里氏代换原则最终简化为一句话：“Subtypes must be substitutable for their base types”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

14、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

15、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

16、完成不同业务逻辑。4依赖倒置原则 所谓依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle ）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

17、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：public class HondaCar public void Run() Console.WriteLine(本田车启动了！); public void Turn() Console.WriteLine(本田车拐弯了！); public void Stop() Console.WriteLine(本田车停止了！); public class FordCar public void Run() Console.WriteLine(福特车启动了

18、！); public void Turn() Console.WriteLine(福特车拐弯了！); public void Stop() Console.WriteLine(福特车停止了！); public class AutoSystem public enum CarType Ford,Fonda private HondaCar hondcar=new HondaCar(); private FordCar fordcar=new FordCar(); private CarType type; public AutoSystem(CarType carType) this.type

19、= carType; public void RunCar() if (this.type = CarType.Fonda) hondcar.Run(); else if (this.type = CarType.Ford) fordcar.Run(); public void StopCar() if (this.type = CarType.Fonda) hondcar.Stop(); else if (this.type = CarType.Ford) fordcar.Stop(); public void TurnCar() if (this.type = CarType.Fonda)

20、 hondcar.Turn(); else if (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：public class AutoSystem public enum CarType Ford,Fonda,Jeep private HondaCar hondcar=new HondaCar(); private FordCar fordcar=new FordCar(); private Jeep jeep =

21、 new Jeep(); private CarType type; public AutoSystem(CarType carType) this.type = carType; public void RunCar() if (this.type = CarType.Fonda) hondcar.Run(); else if (this.type = CarType.Ford) fordcar.Run(); else if (this.type = CarType.Jeep) jeep.Run(); public void StopCar() if (this.type = CarType

22、.Fonda) hondcar.Stop(); else if (this.type = CarType.Ford) fordcar.Stop(); else if (this.type = CarType.Jeep) jeep.Stop(); public void TurnCar() if (this.type = CarType.Fonda) hondcar.Turn(); else if (this.type = CarType.Ford) fordcar.Turn(); else if (this.type = CarType.Jeep) jeep.Turn(); 通过代码分析得知，

23、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

24、中的“依赖倒置”机制。如下类图：实现代码如下：public interface ICar void Run(); void Stop(); void Turn(); public class HondaCar:ICar public void Run() Console.WriteLine(本田车启动了！); public void Turn() Console.WriteLine(本田车拐弯了！); public void Stop() Console.WriteLine(本田车停止了！); public class FordCar :ICar public void Run() Conso

25、le.WriteLine(福特车启动了！); public void Turn() Console.WriteLine(福特车拐弯了！); public void Stop() Console.WriteLine(福特车停止了！); public class Jeep:ICar public void Run() Console.WriteLine(福特车启动了！); public void Turn() Console.WriteLine(福特车拐弯了！); public void Stop() Console.WriteLine(福特车停止了！); public class AutoSys

26、tem private ICar car; public AutoSystem(ICar car) this.car = car; public void RunCar() this.car.Run(); public void StopCar() this.car.Stop(); public void TurnCar() 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

27、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（Law of Demeter）又叫最少知识原则（Least Knowledg

28、e Principle LKP），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（Mediato

29、r）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/Aggregate Reuse Principle CARP）.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