01-面向对象设计原则

目录

一、面向对象设计原则

​ 在软件开发中，为了提高软件系统的可维护性和可复用性，增加软件的可扩展性和灵活性，程序员要尽量根据 7 条原则来开发程序，从而提高软件开发效率、节约软件开发成本和维护成本。

各原则侧重点不同：

  • 开闭原则：是总纲，要求对扩展开放，对修改关闭
  • 里氏替换原则：不要破坏继承体系
  • 依赖倒置原则：面向接口编程
  • 单一职责原则：实现类要职责单一
  • 接口隔离原则：在设计接口的时候要精简单一
  • 迪米特法则：要降低耦合度
  • 合成复用原则：优先使用组合或者聚合关系复用，少用继承关系复用。

1.1、开闭原则

(1)、定义

​ 软件实体（项目中划分出的模块、类与接口、方法）应当对扩展开放，对修改关闭。当应用的需求改变时，在尽量不修改软件实体的源代码或者二进制代码的前提下，可以扩展模块的功能，使其满足新的需求。

(2)、作用

​ 开闭原则是面向对象程序设计的终极目标，它使软件实体拥有一定的适应性和灵活性的同时具备稳定性和延续性。其作用如下：

  • 对软件测试的影响：软件测试时只需要对扩展的代码进行测试就可以了，因为原有的测试代码仍然能够正常运行。

  • 可以提高代码的可复用性：粒度越小，被复用的可能性就越大；在面向对象的程序设计中，根据原子和抽象编程可以提高代码的可复用性。

  • 可以提高软件的可维护性：遵守开闭原则的软件，其稳定性高和延续性强，从而易于扩展和维护。

(3)、实现

​ 通过“抽象约束、封装变化”来实现开闭原则，即通过接口或者抽象类为软件实体定义一个相对稳定的抽象层，而将相同的可变因素封装在相同的具体实现类中。

示例：

​ Windows 的主题是桌面背景图片、窗口颜色和声音等元素的组合。用户可以根据自己的喜爱更换自己的桌面主题，也可以从网上下载新的主题。这些主题有共同的特点，可以为其定义一个抽象类（Abstract Subject），而每个具体的主题（Specific Subject）是其子类。用户窗体可以根据需要选择或者增加新的主题，而不需要修改原代码，所以它是满足开闭原则的。

1.2、里氏替换原则

(1)、定义

​ 继承必须确保超类所拥有的性质在子类中仍然成立。

​ 里氏替换原则表明，在软件中将一个基类对象替换成它的子类对象，程序将不会产生任何错误和异常，反过来则不成立。

(2)、作用

  • 里氏替换原则是实现开闭原则的重要方式之一。
  • 克服了继承中重写父类造成的可复用性变差的缺点。
  • 保证动作正确性。即类的扩展不会给已有的系统引入新的错误，降低了代码出错的可能性。

(3)、实现

​ 里氏替换原则通俗来讲就是：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。也就是说：子类继承父类时，除添加新的方法完成新增功能外，尽量不要重写父类的方法。

示例：

​

1.3、依赖倒置原则

(1)、定义

​ 高层模块不应该依赖低层模块，两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。核心思想是：要面向接口编程，不要面向实现编程。

(2)、作用

  • 降低类间的耦合性。
  • 提高系统的稳定性。
  • 减少并行开发引起的风险。
  • 提高代码的可读性和可维护性。

(3)、实现

依赖倒置原则的目的是通过要面向接口的编程来降低类间的耦合性，所以我们在实际编程中只要遵循以下4点，就能在项目中满足这个规则。

  • 每个类尽量提供接口或抽象类，或者两者都具备。
  • 变量的声明类型尽量是接口或者是抽象类。
  • 任何类都不应该从具体类派生。
  • 使用继承时尽量遵循里氏替换原则。

示例：

​ “顾客类”与“商店类”的关系。商店类中有 sell() 方法，顾客类通过该方法购物。

public class DIPtest{
    public static void main(String[] args){
        Customer wang=new Customer();
        wang.shopping(new ShopOne()); 
        wang.shopping(new ShopTwo());
    }
}
interface Shop{
    public String sell(); 
}
class Customer{
    public void shopping(Shop shop){ 
        System.out.println(shop.sell()); //购物
    }
}
class ShopOne implements Shop{
    public String sell(){
        return "韶关土特产：香菇、木耳……"; 
    } 
}
class ShopTwo implements Shop{
    public String sell(){
        return "婺源土特产：绿茶、酒糟鱼……"; 
    }
}

1.4、单一职责原则

(1)、定义

​ 单一职责原则规定一个类应该有且仅有一个引起它变化的原因，否则类应该被拆分。一个对象应该只包含单一的职责，并且该职责被完整地封装在一个类中，从而实现高内聚、低耦合的指导方针。

(2)、作用

  • 降低类的复杂度。一个类只负责一项职责，其逻辑肯定要比负责多项职责简单得多。
  • 提高类的可读性。复杂性降低，自然其可读性会提高。
  • 提高系统的可维护性。可读性提高，那自然更容易维护了。
  • 变更引起的风险降低。变更是必然的，如果单一职责原则遵守得好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。

(3)、实现

示例：

​ 大学学生工作主要包括学生生活辅导和学生学业指导两个方面的工作，其中生活辅导主要包括班委建设、出勤统计、心理辅导、费用催缴、班级管理等工作，学业指导主要包括专业引导、学习辅导、科研指导、学习总结等工作。如果将这些工作交给一位老师负责显然不合理，正确的做 法是生活辅导由辅导员负责，学业指导由学业导师负责。

1.5、接口隔离原则

(1)、定义

​ 客户端不应该被迫依赖于它不使用的方法。该原则还有另外一个定义：一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。

​ 以上两个定义的含义是：要为各个类建立它们需要的专用接口，而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用。

​ 接口隔离原则和单一职责都是为了提高类的内聚性、降低它们之间的耦合性，体现了封装的思想，但两者是不同的：

  • 单一职责原则注重的是职责，而接口隔离原则注重的是对接口依赖的隔离。
  • 单一职责原则主要是约束类，它针对的是程序中的实现和细节；接口隔离原则主要约束接口，主要针对抽象和程序整体框架的构建。

(2)、作用

  • 将臃肿庞大的接口分解为多个粒度小的接口，可以预防外来变更的扩散，提高系统的灵活性和可维护性。
  • 接口隔离提高了系统的内聚性，减少了对外交互，降低了系统的耦合性。
  • 如果接口的粒度大小定义合理，能够保证系统的稳定性；但是，如果定义过小，则会造成接口数量过多，使设计复杂化；如果定义太大，灵活性降低，无法提供定制服务，给整体项目带来无法预料的风险。
  • 使用多个专门的接口还能够体现对象的层次，因为可以通过接口的继承，实现对总接口的定义。
  • 能减少项目工程中的代码冗余。过大的大接口里面通常放置许多不用的方法，当实现这个接口的时候，被迫设计冗余的代码。

(3)、实现

在具体应用接口隔离原则时，应该根据以下几个规则来衡量。

  • 接口尽量小，但是要有限度。一个接口只服务于一个子模块或业务逻辑。
  • 为依赖接口的类定制服务。只提供调用者需要的方法，屏蔽不需要的方法。
  • 了解环境，拒绝盲从。每个项目或产品都有选定的环境因素，环境不同，接口拆分的标准就不同深入了解业务逻辑。
  • 提高内聚，减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。

示例：

​ 学生成绩管理程序一般包含插入成绩、删除成绩、修改成绩、计算总分、计算均分、打印成绩信息、査询成绩信息等功能，如果将这些功能全部放到一个接口中显然不太合理，正确的做法是将它们分别放在输入模块、统计模块和打印模块等 3 个模块中。

1.6、迪米特原则

(1)、定义

​ 只与你的直接“朋友（当前对象本身、当前对象的成员对象、当前对象所创建的对象、当前对象的方法参数）”交谈，不跟“陌生人”说话。其含义是：如果两个软件实体无须直接通信，那么就不应当发生直接的相互调用，可以通过第三方转发该调用。其目的是降低类之间的耦合度，提高模块的相对独立性。

(2)、作用

  • 降低了类之间的耦合度，提高了模块的相对独立性。
  • 由于亲合度降低，从而提高了类的可复用率和系统的扩展性。

(3)、实现

从迪米特法则的定义和特点可知，它强调以下两点：

  1. 从依赖者的角度来说，只依赖应该依赖的对象。
  2. 从被依赖者的角度说，只暴露应该暴露的方法。

所以，在运用迪米特法则时要注意以下 6 点。

  1. 在类的划分上，应该创建弱耦合的类。类与类之间的耦合越弱，就越有利于实现可复用的目标。
  2. 在类的结构设计上，尽量降低类成员的访问权限。
  3. 在类的设计上，优先考虑将一个类设置成不变类。
  4. 在对其他类的引用上，将引用其他对象的次数降到最低。
  5. 不暴露类的属性成员，而应该提供相应的访问器（set 和 get 方法）。
  6. 谨慎使用序列化（Serializable）功能。

示例：

​ 明星由于全身心投入艺术，所以许多日常事务由经纪人负责处理，如与粉丝的见面会，与媒体公司的业务洽淡等。这里的经纪人是明星的朋友，而粉丝和媒体公司是陌生人，所以适合使用迪米特法则。

1.7、合成复用原则

(1)、定义

​ 又叫组合/聚合复用原则。它要求在软件复用时，要尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现，其次才考虑使用继承关系来实现。

(2)、作用

通常类的复用分为继承复用和合成复用两种，继承复用虽然有简单和易实现的优点，但它也存在以下缺点。

  1. 继承复用破坏了类的封装性。因为继承会将父类的实现细节暴露给子类，父类对子类是透明的，所以这种复用又称为“白箱”复用。
  2. 子类与父类的耦合度高。父类的实现的任何改变都会导致子类的实现发生变化，这不利于类的扩展与维护。
  3. 它限制了复用的灵活性。从父类继承而来的实现是静态的，在编译时已经定义，所以在运行时不可能发生变化。

采用组合或聚合复用时，可以将已有对象纳入新对象中，使之成为新对象的一部分，新对象可以调用已有对象的功能，它有以下优点。

  1. 它维持了类的封装性。因为成分对象的内部细节是新对象看不见的，所以这种复用又称为“黑箱”复用。
  2. 新旧类之间的耦合度低。这种复用所需的依赖较少，新对象存取成分对象的唯一方法是通过成分对象的接口。
  3. 复用的灵活性高。这种复用可以在运行时动态进行，新对象可以动态地引用与成分对象类型相同的对象。

(3)、实现

​ 合成复用原则是通过将已有的对象纳入新对象中，作为新对象的成员对象来实现的，新对象可以调用已有对象的功能，从而达到复用。

示例:

​ 汽车按“动力源”划分可分为汽油汽车、电动汽车等；按“颜色”划分可分为白色汽车、黑色汽车和红色汽车等。

posted @ 2020-06-03 16:03  ciyelc  阅读(188)  评论(0)    收藏  举报