2021-05-29 软件设计原则

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6条原则来开发程序,从而提高软件开发效率、节约软件开发和维护成本。

1.开闭原则(Open close principle,OCP)

对扩展开放,对修改关闭。在程序需要拓展的时候,不能去修改原有的代码,实现一个热插拔的效果,简言之,是为了使程序的扩展性好,便于维护和升级。
想要达到这样的效果,我们需要使用接口和抽象类。
因为抽象灵活性好,适应性广,只要抽象的合理,可以基本保持软件架构的稳定。而软件中易变的细节可以从抽象派生来的实现类进行扩展,当软件需要发生变化时,只需要根据需求重新派生一个实现类扩展就可以了。

2.里氏代换原则(Liskov substitution principle,LSP)

任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。通俗理解:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。换句话说,子类继承父类时,除了添加新的方法完成新增功能外,尽量不要重写父类的方法。
通过重写父类方法来完成新的功能,这样写起来虽然简单,但是整个继承体系的复用性会比较差,特别时运用多态比较频繁时,程序运行出错的概率会非常大。

3.依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle,DIP)

(1)高层模块不应该依赖底层模块,两者都应该依赖其抽象
(2)抽象不应该依赖细节
(3)细节应该依赖抽象

简单说就是要求对抽象进行编程,不要对实现进行编程,这样就降低了客户与实现模块间的耦合(其实依赖倒转原则是开闭原则的具体实现)。

4.接口隔离原则(Interface Segregation Principle,ISP)

客户端不应该依赖它不需要的接口。一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。

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5.迪米特法则(Law of Demeter,LOD)(又称最少知识原则(The Least Knowledge Principle))

只和你的直接朋友交谈,不和“陌生人”交谈(talk to your immediate friends and not to strangers)
其含义是:如果两个软件实体无需直接通信,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。
迪米特法则中的“朋友”是指: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等,这些对象同当前对象存在关联、聚合或组合关系,可以直接访问这些对象的方法。

6.合成复用原则(Composite Reuse Principle,CRP)(又称组合/聚合复用原则(Composition/Aggregate Reuse Principle,CARP))

含义: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。
通常类的复用分为继承复用合成复用两种。
继承复用虽然有简单和易实现的特点,但是也有以下缺点:
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,父类实现的任何改变都会导致子类的实现发生变化,这不利于子类的扩展和维护。
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,在编译时就已经定义,所以运行时不可能发生变化。
采用组合或者聚合复用时,可以将已有对象纳入到新对象中,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.对象间的耦合度低,可以在类的成员位置声明抽象。
3.复用的灵活性高,这种复用可以再运行时动态进行,新对象可以动态地引用与成分对象类型相同的对象。

7.单一职责原则(Single Responsibility Principle,SRP)

单一职责原则(Single Responsibility Principle,SRP)又称单一功能原则,由罗伯特·C.马丁(Robert C. Martin)于《敏捷软件开发:原则、模式和实践》一书中提出的。这里的职责是指类变化的原因,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(There should never be more than one reason for a class to change)。

该原则提出对象不应该承担太多职责,如果一个对象承担了太多的职责,至少存在以下两个缺点:
1.一个职责的变化可能会削弱或者抑制这个类实现其他职责的能力;
2.当客户端需要该对象的某一个职责时,不得不将其他不需要的职责全都包含进来,从而造成冗余代码或代码的浪费。

单一职责原则的优点

单一职责原则的核心就是控制类的粒度大小、将对象解耦、提高其内聚性。如果遵循单一职责原则将有以下优点。
1.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。
2.提高类的可读性。复杂性降低,自然其可读性会提高。
3.提高系统的可维护性。可读性提高,那自然更容易维护了。
4.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。

单一职责原则的实现方法

单一职责原则是最简单但又最难运用的原则,需要设计人员发现类的不同职责并将其分离,再封装到不同的类或模块中。而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关重构经验。
注意:单一职责同样也适用于方法。一个方法应该尽可能做好一件事情。如果一个方法处理的事情太多,其颗粒度会变得很粗,不利于重用。

关于各个原则的代码演示请查阅如下传送门

https://gitee.com/huiyuandev/design-patterns

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