【面向对象设计原则】之开闭原则(OCP)

开闭原则是面向对象设计的一个重要原则，其定义如下：

开闭原则(Open-Closed Principle, OCP)：一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭。即软件实体应尽量在不修改原有代码的情况下进行扩展。

在软件的生命周期内，因为变化、升级和维护等原因需要对软件原有代码进行修改时，可能会给旧代码中引入错误，也可能会使我们不得不对整个功能进行重构，并且需要对原有代码进行重新测试。那么势必会对软件的开发带来额外的风险和成本， 这是OCP原则要规范设计的一个主要原因，所有的设计原则都是对软件开发，设计以及维护带来好处的，OCP也不例外。

OCP原则是面形对象软件设计的基本原则，其旨在指导如何构建稳定的，灵活的，易于维护的软件。其实这个原则也是我们面向对象设计的一个终极要求，更是一个引导，在软件设计过程中要达到OCP原则其实你需要很好的遵守其他设计原则，换句话说如果其它的设计原则都达标了那么OCP原则自然就达标了，也就是说OCP原则是其他原则综合使用的一个考量和检验。

假如我们要设计一个叫做动物的类（Animal）在这个类中我们有一个方法叫Sound， Sound 方法主要用于发出动物的叫声，通常我们的设计代码如下：

    public class Animal
    {
        public void Sound(string animal)
        {
            switch (animal)
            {
                case "dog":
                    System.Console.WriteLine("woof woof woof...");
                    break;
                case "cat":
                    Console.WriteLine("miaow miaow miaow...");
                    break;
            }
        }
    }

客户端的调用代码如下：

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Animal animal=new Animal();
            animal.Sound("dog");
            Console.ReadKey();
        }
    }

 

调用返回的结果：

这样看起来似乎很完美，如果想听什么动物的声音客户端就传入该动物的名字然后调用Sound方法就可以了。 客户今天只养了两种动物，狗和猫，如果有一天他再养一头羊，他想听到羊的叫声怎么办呢？ 直接的想法是在Sound的方法中加一个case子句，写上羊的叫声如下：

    public class Animal
    {
        public void Sound(string animal)
        {
            switch (animal)
            {
                case "dog":
                    System.Console.WriteLine("woof woof woof...");
                    break;
                case "cat":
                    Console.WriteLine("miaow miaow miaow...");
                    break;
                case "sheep":
                    Console.WriteLine("mee-mee  mee-mee  mee-mee...");
                    break;
            }
        }
    }

客户端调用如下：

        static void Main(string[] args)
        {
            Animal animal=new Animal();
            animal.Sound("sheep");
            Console.ReadKey();
        }

输出：

这看起来似乎是很完美，但是我们回过头想一下，好像哪里不对劲，如果后面客户需要加更多的动物该怎么办呢？，是不是这个case要写很长很长，Sound方法每次都要修改，每次都要全部编译整个工程还要重新部署所有的代码，这中间的风险太大，很容易出现操作上的失误，或者代码修改出现bug，要命的是每次都要把整个代码重新测试一遍，给升级带来了很多的工作量，以及潜在的风险。其实再回头看看，我们这个设计是违反OCP原则的， OCP告诉我们对“修改关闭，对扩展开放“，很显然我们这里修改了代码。同时也违背了SRP原则“一个类或方法只负责干一件事情“，显然Sound 方法的职责太多。那么我们有没有办法来重构代码，让其遵守这些原则，每次修改最少的代码即尽可能的减少工作量呢？ 答案是肯定的。

我们抽取一个接口叫IAnimal：

    public interface IAnimal
    {
        void Sound();
    }

再分别定义三个类 Dog, Cate 和Sheep 并继承IAnimal 接口：

    public class Dog : IAnimal
    {
        public void Sound()
        {
            Console.WriteLine("woof woof woof...");
        }
    }

    public class Cat : IAnimal
    {
        public void Sound()
        {
            Console.WriteLine("miaow miaow miaow...");
        }
    }

    public class Sheep:IAnimal
    {
        public void Sound()
        {
            Console.WriteLine("mee-mee  mee-mee  mee-mee...");
        }
    }

客户端如果想听到狗的叫声的代码调用如下：

        static void Main(string[] args)
        {
            IAnimal animal=new Dog();
            animal.Sound();

            Console.ReadKey();
        }

输出：

这下是不是比开始好了很多，并且他还很好的满足了单一职责原则（SRP），每个类只负责一种动物发出的声音，职责变得单一了， 但是我们发现如果我们想听到猫的叫声还是要修改Main方法中的调用代码， 还要编译部署，风险还是有点大，工作量还是有点大，那么我们能不能不修改代码只需要改个配置来达到修改Main方法调用的结果呢？这样每次就不用编译只需要修改一下配置就好了呢？ 答案是肯定的， 我们利用反射加配置就可以了。 这里我们先加一个工具类用于反射。代码如下：

public class ObjectBuildFactory<T>
{
    public static T Instance(string key)
    {
        Type obj = Type.GetType(key);
        if (obj == null) return default(T);

        T factory = (T)obj.Assembly.CreateInstance(obj.FullName);

        return factory;
    }
}

写配置文件如下：

    <appSettings>
        <add key="Animal" value="ConsoleApp1.Dog"/>
    </appSettings>

调用并通过反射创建对象，调用Dog的叫声如下：

        static void Main(string[] args)
        {            
            string key = ConfigurationManager.AppSettings["Animal"];

            IAnimal animal = ObjectBuildFactory<IAnimal>.Instance(key);

            animal.Sound();

            Console.ReadKey();
        }

输出：

好了如果希望听到羊的叫声，只需要改一下我们的配置文件就可以了：

    <appSettings>
        <add key="Animal" value="ConsoleApp1.Sheep"/>
    </appSettings>

其它的代码不需要任何修改直接运行输出如下：

好了这回满足OCP了。

那么好了如果客户期望在增加一种动物，我们应该怎么办呢？ 这下就变得非常简单了，我们需要如下两个步骤来完成：

1.增加一个类继承IAnimal接口并实现Sound方法。

2.修改配置文件。

例如我们增加一个动物鸭子代码如下：

    public class Duck : IAnimal
    {
        public void Sound()
        {
            Console.WriteLine("quack quack quack...");
        }
    }

配置：

    <appSettings>
        <add key="Animal" value="ConsoleApp1.Duck"/>
    </appSettings>

输出：

很简单达到了我们的设计目的。

总结：开闭原则（OCP）是我们在面向对象设计过程中必须注入潜意识的一个原则，在设计的过程中要时时刻刻，如影随形，一旦发现违背就要立即重构，不然代码就会变的越来越不易于理解，越来越不易于维护了。