面向对象设计的原则

来源：互联网发布：桌面安全软件编辑：程序博客网时间：2024/06/01 21:40

1.类的设计原则
         在网上，一般认为灯的设计原则有五类，如下：
   1）SRP，单一职责原则，一个类应该有且只有一个改变的理由。
                  所谓单一职责原则，就是就一个类而言，应该仅有一个引起它的变化的原因。换句话说，一个类的功能要单一，只做与它相关的事情。
　　这个原则是最简单、最容易理解，却是最不容易做到的事情。这个原则的道理谁都理解，可是在实践中呢？

　　我们来看一个例子：

if(action.equals("load")&&tab.equals("1")){
request.setAttribute("tabId",tab);
form.set("tabId",tab);
speciManager.loadIncrement(actionForm, request, tab);
}
if(action.equals("Save")&&tab.equals("1")){
System.out.println("inter increment save action");
……
request.setAttribute("tabId",tab);
}
if(action.equals("load")&&tab.equals("2")){
request.setAttribute("tabId",tab);
form.set("tabId",tab);
speciManager.loadMeasureMent(actionForm, request, tab);
}
if(action.equals("Save")&&tab.equals("2")){
……
System.out.println("inter increment save action");
speciManager.loadIncrement(actionForm, request, tab);
form.set("tabId",tab);
request.setAttribute("tabId",tab);

}
　　一看就知道这个类做了太多的工作，它既要load一个tab为1的页面和一个tab为2的页面；又要save一个tab为1页面和一个tab为2的页面。这个类的代码我只截取了里面很少的一部分，绝大部分的代码我都省略掉了。这段代码写到最后是越来越混乱，直到最后失败。

　　对照着这个例子，我们再来分析一下为什么要遵守单一职责愿则：

　　第一、有助于我们分析和编码的思路的清晰。当你的代码里有了三层或以上的if语句或for语句的嵌套的时候，你不要跟我说，你已经把问题分析得很清楚了。多层嵌套的if或for语句只能说明你还没有把问题分析清楚。

　　第二、使我们的编码、测试和维护变得简单。

　　第三、将一个个复杂的问题简单化以后，易于代码的重用。当你的代码的多个功能搅和在一起的时候，你是没办法考虑代码的重用的，因为你的每一处代码都有不同。

　　第四、易于系统的扩展。
2）OCP，开放封闭原则，你应该能够不用修改原有类就能扩展一个类的行为。
               “开一闭”原则讲的是：一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭。这个规则说的是，在设计一个模块的时候，应当使这个模块可以在不被修改的前提下被扩展。从另外一个角度讲，就是所谓的“对可变性封装原则”。“对可变性封装原则”意味着两点： 1 .一种可变性不应当散落在代码的很多角落里，而应当被封装到一个对象里面。同一种可变性的不同表象意味着同一个继承等级结构中的具体子类。 2.一种可变性不应当与另一种可变性混合在一起。即类图的继承结构一般不应超过两层。做到“开—闭”原则不是一件容易的事，但是也有很多规律可循，这些规律同样也是设计原则，它们是实现开—闭原则的工具
  3）  LSP，Liskov替换原则，派生类要与其基类自相容。
                   里氏代换原则：就是子类代替父类，程序或者代码的行为不变。例如如果对每一个类型为T1的对象o1,都有类型为T2的对象o2，使得以T1定义的所有程序P在所有对象o1都换成o2时，程序P的行为没有变化，那么类型T2是T1的子类型。即如果一个软件实体使用的是基类的话那么也一定适用于子类。但反过来的代换不成立。如果有两个具体类A和B之间的关系违反了里氏代换原则，可以在以下两种重构方案中选择一种： 1 创建一个新的抽象类C,作为两个具体类的超类，将A和B共同的行为移动到C中，从而解决A和B行为不完全一致的问题。 2 从B到A的继承关系改写为委派关系。
4） DIP，依赖倒置原则，依赖于抽象而不是实现。
                  依赖倒转原则讲的是：要依赖于抽象，不要依赖于具体。即针对接口编程，不要针对实现编程。针对接口编程的意思是，应当使用接口和抽象类进行变量的类型声明、参量的类型声明，方法的返还类型声明，以及数据类型的转换等。不要针对实现编程的意思就是说，不应当使用具体类进行变量的类型声明、参量的类型声明，方法的返还类型声明，以及数据类型的转换等。依赖倒转原则虽然强大，但却不易实现，因为依赖倒转的缘故，对象的创建很可能要使用对象工厂，以避免对具体类的直接引用，此原则的使用还会导致大量的类。维护这样的系统需要较好的面向对象的设计知识。此外，依赖倒转原则假定所有的具体类都是变化的，这也不总是正确的。有一些具体类可能是相当稳定、不会发生变化的，消费这个具体类实例的客户端完全可以依赖于这个具体类。
  5） ISP，接口隔离原则，客户只要关注它们所需的接口。
                  接口隔离原则讲的是：使用多个专门的接口比使用单一的接口要好。从客户的角度来说：一个类对另外一个类的依赖性应当是建立在最小的接口上的。如果客户端只需要某一些方法的话，那么就应当向客户端提供这些需要的方法，而不要提供不需要的方法。提供接口意味着向客户端作出承诺，过多的承诺会给系统的维护造成不必要的负担。

         2.包原则

      REP，重用发布等价原则，重用的粒度就是发布的粒度。
      CCP，共同封闭原则，包中的所有类对于同一类性质的变化应该是共同封闭的。
      CRP，共同重用原则，一个包中的所有类应该是共同重用的。

      3  .包之间的耦合性原则
       ADP，无环依赖原则，在包的依赖关系图中不允许存在环。
      SDP，稳定依赖原则，朝着稳定的方向进行依赖。
      SAP，稳定抽象原则，包的抽象程度应该和其稳定程度一致。

1 晨后综合症和包的发布

你曾有过这样的经历吗？工作了一整天，终于完成了某项功能后回家，不料第二天早晨一来却发现那项功能不再工作了。原因是什么呢？因为有人比你走得更晚，并且更改了你所依赖的某些东西！这就是所谓的“晨后综合症"。受“晨后综合症”困扰的团队常常几周时间都无法构建出一个稳定的版本，每个人都忙于一遍遍更改他们的代码，试图使之能够相容与其他人所做的最近更改，从而造成团队士气低落，效率不高，陷入了可怕的集成地狱中。为此有的团队在集成期间禁止 check in ，这显然不是一个好办法，一方面，如果不用技术手段很难避免有意或无意的 check in ，另一方面开发者为了进行后续开发而又不影响当前集成的版本，可能不得不手工进行版本管理, 再有，它使团队成员间的协作也变得困难。

对包进行发布能有效避免晨后综合症的发生。造成晨后综合症的原因在于依赖者所依赖的包是变化的，这就使依赖者工作于一个不稳定的基础之上，对被依赖者的改变，依赖者必须作出相容的改变。采用包的发布机制，依赖者必须选择被依赖包发布的一个特定版本，而发布后的包，其内容是不允许变化的，因此依赖者所依赖的东西就不会改变；同时，被依赖包的任何改变都必须作为一个新版本发布，而依赖者有权决定是否采用这个新版本，换句话说，是否接受被依赖者的改变是由依赖者决定的，而在此之前，依赖者是不得不被动地接受被依赖者的改变。

2 包的设计原则

要对包进行发布，首先要先设计好包，对规模较大的应用来说，划分包的组合很多，仅仅把看起来像是适合在一起的类放进相同的包中，得到的往往是一种不好的包结构：发布很困难、不容易重用、难于更改等等，这种包结构带来的可能是更多的麻烦。显然我们需要一些原则来指导包的划分，以下列出这些原则，前三个原则用来指导把类划分到包中，关注包的内聚性，后三个原则用来处理包之间的相互关系，关注包的耦合性。

2.1 REP 重用发布等价原则

重用的粒度就是发布的粒度。

如果一个包中的软件是用来重用的，那么它就不能再包含不是为了重用目的而设计的软件。换句话说，一个包中的软件要么都是可重用的，要么都不是可重用的。简单地声明一个类是可重用的做法是不现实的，我们所重用的任何东西都必须同时被发布和跟踪。如果一个包同时包含了可重用的类和不可重用的类，那么当不可重用的类发生变化时，就要进行一次包的发布，而原本不受影响的重用者就需要决定是否采用新版本，以及采用新版本后可能的编译，连接和测试工作。这些内耗操作是应该避免的。

2.2 CRP 共同重用原则

一个包中的所有类应该是共同重用的。如果重用了包中的一个类，那么就要重用包中的所有类。

在大多数情况下，一个可重用抽象需要多个类来表达，该原则规定这些类应该在一个包中，而属于不同抽象的类不应该在一个包中。乍看起来，这条原则和 REP 有点相似，但实际上还是不同的，比如，抽象 A 包括类 A1、A2、A3 ，抽象 B 包含类 B1、B2、B3 ，从 REP 原则来看，这个包没有什么不对，因为该包的软件都是可重用的，但它却违反了 CRP 原则，因为重用者完全可以只重用 A 抽象的类或只重用 B 抽象的类，这样当任一抽象的改变都会导致该包重新发布，虽然该发布对某一抽象的使用者是无意义的，但是他们仍然需要需要重新验证和重新发布，这会白费相当数量的努力。

2.3 CCP 共同封闭原则

包中的所用类对于同一类性质的变化应该是共同封闭的。一个变化若对一个包产生影响，则将对该包中的所有类产生影响，而对其他的包不造成任何影响。

REP 和 CRP 关注的都是重用性， CCP 关注的是可维护性。对大多数的应用来说，可维护性的重要性是超过可重用性的。一个变化(包括需求上的，设计上的等等)可能会引起多个类的更改， CCP 要求我们把这些类放在一个包中，同时把那些不受影响的类放到其他的包中，因此一个包只有一个引起变化的原因，一个变化只对一个包产生影响，这样大大减少了重新发布的次数和重新发布对其他包的影响，从而提高了软件的可维护性。

2.4 ADP 无环依赖原则

在包的依赖关系图中不允许存在环。

如果包的依赖关系图中存在环，就会导致环上的所有软件包必须同时发布，如下图，
由于 P3 使用了 P1 中的一个类而形成了依赖环，若要发布 P1 ，必须先发布 P2 和 P3 ，而发布 P3 又要先发布 P1 和 P2，P1、P2、P3 实际上已经变成了同一个大包，于是工作于这些包上的开发人员不可避免地会遭受晨后综合症。
去掉依赖环的方法有两个：

使用DIP。如图，把Y的接口和实现分离，
增加新包。如图，把 P1 和 P3 都依赖的类移到一个新包中

2.5 SDP 稳定依赖原则

朝着稳定的方向进行依赖。

如果一个包被很多包所依赖，那么它就是稳定的，因为要使所有依赖于它的包能够相容于对它所做的更改，往往需要非常大的工作量。一个系统中的所有包并非都应该都是稳定的，因为如果那样的话，系统将很难更改。 SDP 指导我们处理稳定包和不稳定包之间的关系：不稳定的包应该依赖于稳定的包，一个包应该依赖于比他更稳定的包。你设计了一个不稳定的包，期望它能随变化容易地更改，可当它被一个稳定的包依赖后，它就再也不会易于更改了，这就使软件难于修改和变化。

2.6 SAP 稳定抽象原则

包的稳定程度应该和其稳定程度一致。

一个系统的高层构架和设计决策应该被放进稳定的包中，因为这些构架决策不应该经常改变，然而稳定包的不易更改的特点会使这些架构决策不灵活，显然只用稳定性来度量一个包是不够的， SAP 告诉我们：稳定的包也应该是抽象的。它应该包含抽象类，系统通过在其他包中实现该稳定包中的抽象类来进行扩展，而该稳定包无需修改，从而在保持稳定的同时也不失灵活性。

3 包的设计过程

几年前当我还不知道这些包的设计原则时，认为包就是系统的高层的功能分解，应该在项目开始时就设计好，结果遭受了失败。实际上，包的依赖关系图和描绘系统的功能之间几乎没有关系，它是系统可构建性的映射图。项目开始时，我们还不知道系统中有哪些类，更不必说它们之间的关系，在这种情况下不仅很难创建出包依赖关系图，即使创建出来也很可能是不合理的。包的依赖关系结构应该是和系统的逻辑设计一起增长和演化的，项目开始时不必考虑包，系统仍以类的粒度组织，随着开发的进行，类越来越多，对依赖关系进行管理，避免项目开发中出现晨后综合症的需要也不断增长，此时我们应用 CCP 原则对把可能一同变化的类组织成包进行发布,随着系统的不断增长,我们开始关注创建可重用的元素,于是开始使用 CRP 和 REP 来指导包的组合。最后使用 ADP、SDP、SAP 对包图进行度量，去掉不好的依赖。

4 你真的采用了包的发布机制了吗

如果说某个做产品的团队没有采用包的发布机制，它也许会大叫冤枉：我们明明是进行了发布的呀，你看，这不是我们发布的1.0、1.2版本吗？事实上，任何一个产品都离不开包的发布，只不过对这样的团队而言，他们系统里真正意义上的包只有一个，那就是整个系统，而该包的发布常常是在经过了晨后综合症的洗礼之后，是在开发基本完毕后进行的，实际上，我们更应该在产品的开发过程中使用这一机制，这样，产品的开发过程才会以合理，有序的方式进行，产品才能尽快地交付。