面向对象的七大设计原则

本文叙述面向向对象设计的七大原则,七大原则分为:单一职责原则、里氏替换原则、开闭原则、依赖倒置原则、接口隔离原则、迪米特法则、合成/聚合复用原则

1、单一职责原则(Single Responsibility Principle)

定义一个类,只有一个引起它变化的原因。即:应该只有一个职责

问题由来:类T负责两个不同的职责:职责P1,职责P2。当由于职责P1需求发生改变而需要修改类T时,有可能会导致原本运行正常的职责P2功能发生故障。

解决方法:分别建立两个类T1、T2,使T1完成职责P1功能,T2完成职责P2功能。这样,当修改类T1时,不会使职责P2发生故障风险;同理,当修改T2时,也不会使职责P1发生故障风险。

2、开闭原则(Open-Closed Principle, OCP)

定义软件实体应当对扩展开放,对修改关闭。也就是说,应该在不修改现有代码的基础上,去拓展新功能。

问题由来: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,并且需要原有代码经过重新测试。这就对我们的整个系统的影响特别大,这也充分展现出了系统的耦合性如果太高,会大大的增加后期的扩展,维护。为了解决这个问题,故人们总结出了开闭原则。解决开闭原则的根本其实还是在解耦合。所以,我们面向对象的开发,我们最根本的任务就是解耦合。

解决方法:当软件需要变化时,尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化,而不是通过修改已有的代码来实现变化。

3、里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)

定义任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。里氏替换原则是继承复用的基石,只有当衍生类可以替换掉基类,软件单位的功能不受到影响时,基类才能真正被复用,而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现,所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。里氏替换原则讲的是基类和子类的关系。只有当这种关系存在时,里氏代换关系才存在。

问题由来:有一功能P1,由类A完成。现需要将功能P1进行扩展,扩展后的功能为P,其中P由原有功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成,则子类B在完成新功能P2的同时,有可能会导致原有功能P1发生故障。

解决方法:类B继承类A时,除添加新的方法完成新增功能P2外,尽量不要重写父类A的方法,也尽量不要重载父类A的方法。

总结:尽量不要从可实例化的父类中继承,而是要使用基于抽象类和接口的继承。子类可以实现父类的抽象方法,子类也中可以增加自己特有的方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。

4、依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle)

定义高层模块不依赖于底层模块,二者都同依赖于抽象;抽象不依赖于具体,具体依赖于抽象。抽象的稳定性决定了系统的稳定性,因为抽象是不变的,依赖于抽象是面向对象设计的精髓,也是依赖倒置原则的核心。依赖于抽象,就是对接口编程,不要对实现编程。

问题由来:类A直接依赖类B,假如要将类A改为依赖类C,则必须通过修改类A的代码来达成。这种场景下,类A一般是高层模块,负责复杂的业务逻辑;类B和类C是低层模块,负责基本的原子操作;假如修改类A,会给程序带来不必要的风险。

解决方法:将类A修改为依赖接口I,类B和类C各自实现接口I,类A通过接口I间接与类B或者类C发生联系,则会大大降低修改类A的几率。

5、接口隔离原则(Interface Segregation Principle)

定义使用多个小的专门的接口,而不要使用一个大的总接口。接口应该是内聚的,应该避免“胖”接口。一个类对另外一个类的依赖应该建立在最小的接口上,不要强迫依赖不用的方法,这是一种接口污染。

问题由来:类A通过接口I依赖类B,类C通过接口I依赖类D,如果接口I对于类A和类B来说不是最小接口,则类B和类D必须去实现他们不需要的方法 。

解决方法:①使用委托分离方法 ②使用多重继承分离接口 ③将臃肿的接口I拆分为独立的几个接口,类A和类C分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则。

6、迪米特法则(Law Of Demeter)

定义迪米特法则又叫最少知道原则,即:一个对象应该对其他对象保持最少的了解

:类与类之间的关系越密切,耦合度越大,当一个类发生改变时,对另一个类的影响也越大。也就是说,对于被依赖的类来说,无论逻辑多么复杂,都尽量地的将逻辑封装在类的内部,对外除了提供的public方法,不对外泄漏任何信息。迪米特法则还有一个更简单的定义:只与直接的朋友通信。

:尽量降低类与类之间的耦合。只有使各个模块之间的耦合尽量的低,才能提高代码的复用率。

迪米特法则的初衷是降低类之间的耦合,由于每个类都减少了不必要的依赖,因此的确可以降低耦合关系。但是凡事都有度,虽然可以避免与非直接的类通信,但是要通信,必然会通过一个“中介”来发生联系。故过分的使用迪米特原则,会产生大量这样的中介和传递类,导致系统复杂度变大。所以在采用迪米特法则时要反复权衡,既做到结构清晰,又要高内聚低耦合。

7、合成/聚合复用原则(Composite/Aggregate Reuse Principle,CARP)

尽量使用合成/聚合,尽量不要使用类继承。换句话说,就是能用合成/聚合的地方,绝不用继承。

依据:为什么要尽量使用合成/聚合而不使用类继承?

① 对象的继承关系在编译时就定义好了,所以无法在运行时改变从父类继承的子类的实现

② 子类的实现和它的父类有非常紧密的依赖关系,以至于父类实现中的任何变化必然会导致子类发生变化

③ 当你复用子类的时候,如果继承下来的实现不适合解决新的问题,则父类必须重写或者被其它更适合的类所替换,这种依赖关系限制了灵活性,并最终限制了复用性。

参考资料:

1、C#面向对象设计的七大原则

2、面向对象设计七大原则

3、面向对象的七个基本设计原则

—— 完 ——
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