面向对象设计基本原则(举例说明)

2023-11-16

单一职责原则(SRP)就一个类而言,应该仅有一个引起它变化的原因。

 

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,一个职责的变化可能会削弱或者抑制这个类完成其他职责的能力。这种耦合会导致脆弱的设计,当变化发生时,设计会遭受到意想不到的破坏。

 

举例说明:设计俄罗斯方块游戏,把游戏界面和逻辑进行分离。当有一天需要改变界面的时候,不过是窗体类的变化,和游戏逻辑无关,以此来达到复用的目的。

 

开放-封闭原则是说软件实体(类、模块、函数等等)应该可以扩展,但是不可以修改。这个原则有两个特征,一是“对于扩展是开放的 (open for extension)”,另一个是说“对于更改是封闭的(Closed for modification)”。

开放-封闭原则的意思就是说,你设计的时候,时刻要考虑,尽量让这个类是足够好,写好了就不要去修改了,如果新需求来,我们增加一些类就完事了,原来的代码能不动则不动。

 

无论模块是多么的“封闭”,都会存在一些无法对之封闭的变化。既然不可能完全封闭,设计人员必须对于他设计的模块应该对哪种变化封闭做出选择。他必须先猜测最有可能发生的变化种类,然后构造抽象来隔离那些变化。但有时候很难预先猜测。在我们最初编写代码时,假设变化不会发生。当变化发生时,我们就创建抽象来隔离以后发生的同类变化。

 

面对变化,对程序的改动是通过增加新代码实现的,而不是更改现有的代码。这就是“开放-封闭原则”的精神所在。

 

开放-封闭原则是面向对象设计的核心所在。遵循这个原则可以带来面向对象技术所声称的巨大好处,也就是可维护、可扩展、可复用、灵活性好。开发人员应该仅对程序中呈现出频繁变化的那些部分做出抽象,然而,对于应用程序中的每个部分都时刻地进行抽象同样不是一个好主意。拒绝不成熟的抽象和抽象本身一样重要。

 

举例说明:当设计一个具有加、减、乘、除功能的计算器的时候,通过一些面向对象的手段,如继承,多态等来隔离具体加法、减法等与客户端的耦合。当后续需要增加其他功能,比如开根号等,就不需要再去更改客户端以及加法、减法等类了,而只是增加开根号类就可以了。

 

依赖倒转原则(或依赖倒置原则):

A. 高层模块不应该依赖底层模块。两个都应该依赖抽象。

B. 抽象不应该依赖细节。细节应该依赖抽象。(可以理解为要针对接口编程,不要对实现编程)

举例说明:比如当我们做新项目时,发现业务逻辑的高层模块都是一样的,但是客户却希望使用不同的数据库或存储信息方式。我们希望能再次利用这些高层模块,但是如果高层模块都是与低层的访问数据库绑定在一起,就没有办法复用这些高层模块。而如果不管高层模块还是低层模块,它们都依赖于抽象,具体一点就是接口或抽象类,只要接口是稳定的,那么任何一个的更改都不用担心其他受到影响。

依赖倒转其实可以说是面向对象设计的标志,用哪种语言来编写程序不重要,如果编写时考虑的都是如何针对抽象编程而不是对细节编程,即程序中所有的依赖关系都是终止于抽象类或者接口,那就是面向对象的设计,反之那就是过程化的设计了。

 

里氏代换原则子类型必须能够替换掉它们的父类型。

里氏代换原则的数学定义比较复杂,它的白话翻译就是,一个软件实体如果使用的是一个父类的话,那么一定适用于其子类,而且它察觉不出父类对象和子类对象的区别。也就是说,在软件里面,把父类都替换成它的子类,程序的行为没有变化。

 

也正因为有了这个原则,使得继承复用成为了可能,只有当子类可以替换掉父类,软件单位的功能不受到影响时,父类才能真正被复用,而子类也能够在父类的基础上增加新的行为。

 

举例说明:在面向对象设计时,一个是鸟类,一个是企鹅类,如果鸟类是可以飞的,企鹅不会飞,那么企鹅可以继承鸟类吗?答案是显然不行,因为继承意味着子类拥有父类所有非private的行为和属性,而在这里,企鹅不能以父类——鸟的身份出现(不满足依赖倒转原则),所以,企鹅不能继承鸟类。

 

迪米特法则也叫最少知识原则


迪米特法则:如果两个类不必彼此直接通信,那么这两个类就不应当发生直接的相互作用。如果其中一个类需要调用另一个类的某一个方法的话,可以通过第三者转发这个调用。


“迪米特法则首先强调的前提是在类的结构设计上,每一个类都应当尽量降低成员的访问权限,也就是说,一个类包装好自己的private状态,不需要让别的类知道的字段或行为就不要公开。”


迪米特法则其根本思想,是强调了类之间的松耦合。类之间的耦合越弱,越有利于复用,一个处在弱耦合的类被修改,不会对有关系的类造成波及。也就是说,信息的隐藏促进了软件的复用。

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