面向对象设计五大原则(2)—— 开闭原则

开闭原则的定义

开闭原则定义如下:

软件中的对象(类,模块,函数等等)应该对于扩展是开放的,但是对于修改是封闭的

如何理解开闭原则

这个定义不能分开来理解,“对扩展开放,对修改封闭”,表达的是同一个含义,即“可以方便的通过添加类/模块/函数就能够扩展现有类/模块/函数的功能,而不需要修改现有的代码”

这个的含义十分抽象,它并没有直接给开闭原则下定义,而是表述了一个符合开闭原则的设计应该具备的特性。首先让我们通过一个例子来看看怎样的实现才是遵循开闭原则的。

考虑我们需要实现一个负责打印log的类,它支持多种不同风格的log样式,第一种实现如下:

public class Logger {
    
    private int mFormat;

    public void setFormat(int format) {
        this.mFormat = format;
    }
    
    public void print(String log) {
        System.out.println(format(log));
    }
    
    private String format(String log) {
        switch (mFormat) {
            case SHORT:
                return formatShort(log);
            case NORMAL:
                return formatNormal(log);
            case BEAUTY:
            default:
                return formatBeauty(log);
        }
    }
    ...
}

显然,这个类是不符合开闭原则的,假设现在我们需要给Logger添加一种可以打印带日期的log的能力,那么除了修改Loger.format函数之外,就没有其他更好的方法了。
下面是第二种实现

public class Logger {

    public interface Formatter {
        String format(String log);
    }
    
    private Formatter mFormatter;

    public void setFormat(Formatter formatter) {
        this.mFormatter = formatter;
    }

    public void print(String log) {
        System.out.println(mFormatter.format(log));
    }
    ...
}

我们将Logger类中的format功能从直接实现改为委托给Formatter接口来实现,这样如果我们需要添加一种新的格式只需要创建一个实现了Formatter接口的类来提供这个功能,然后将其传给Logger类即可,在这个过程中,完全不需要对类进行修改,这正与开闭原则的要求相吻合。

下面我们来比较一下两种实现,显然,第二种实现是一种更优的实现方式。原因如下:

  1. Logger类更加符合单一职责原则。format功能被从其中分离出去了,Logger类只负责打印。
  2. Logger类与外界耦合更少。在第一种实现中,调用者需要关心Logger是如何对代码进行格式化的,如果要添加一种格式化策略,对调用者而言非常麻烦,而第二种实现中,调用者完全不用考虑这个问题,因为格式化的策略就是调用者提供的。

第二种实现具有这些优点并不偶然,一个类/模块想要达到开闭原则的要求,必须具备下面两个特点

  1. 功能清晰、明确。这样才能避免在扩展的时候对其进行修改
  2. 更外界的接口简单,清楚。这样在才能够方便的添加类来对其进行扩展。

这两点实际上就是面向对象的设计最核心的要求 —— 高内聚,低耦合,因此开闭原则是面向对象设计五大原则中的核心原则,其它原则实际上都是围绕它展开的。

遵循开闭原则的优点

遵循开闭原则的设计一般都具有以下的优点

  1. 易扩展。开闭原则的定义就要求对扩展开放。
  2. 易维护。软件开发中,对现有代码的修改是一件很有风险的事情,符合开闭原则的设计在扩展时无需修改现有代码,规避了这个风险,大大提交了可维护性。

如何遵循开闭原则

目前并没有一个通用的方法来设计出一个遵循开闭原则的软件,下面是我自己对这个问题的思考。

开闭原则重点强调的是类/模块的扩展能力,所谓扩展,一定是由变化引起的,因此,在软件设计的时候,我们要不断的识别那些可能存在的易变的点,思索它们未来可能的变化,并针对这些变化做出有弹性的包装,这样一旦变化来临时,才能达到开闭原则所要求的效果。

同时也要小心,一个软件一般只有少数一部分是易变的,大部分都是稳定不变的,我们在识别易变点时一定要仔细甄别,如果将很多不变的地方也进行包装就会陷入过度设计的误区。一个软件不可能处处都符合开闭原则,我们只需要做到在易变的地方符合开闭原则即可。


PS: 面向对象设计五大原则的其它文章
面向对象设计五大原则(1)—— 单一职责原则

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