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面向对象设计六大原则

Last updated on 2019-12-23

面向对象是一种编程思想,包括三大特性和六大原则,其中,三大特性指的是封装继承多态;最基本的设计原则有6条,分别是:单一职责原则、开闭原则、依赖倒置原则、接口隔离原则、迪米特法则、里氏替换原则、合成复用原则(扩展)

一.设计模式的目的

编写软件过程中,程序员面临着来自耦合性、内聚性以及可维护性、可扩展性、重用性、灵活性等多方面的挑战、设计模式是为了让程序(软件),具有以下优点:

  1. 代码重用性(即:相同功能的代码,不用多次编写)
  2. 可读性(即:编程规范性,便于其他程序员的阅读和理解)
  3.  可扩展性(即:当需要增加新的功能时,非常的方便,称为可维护)
  4. 可靠性(即:当我们增加新的功能后,对原来的功能没有影响)
  5. 使程序呈现高内聚,低耦合的特性

二.OOP六大原则

设计模式原则,其实就是程序员在编程时,应当遵守的原则,也是各种设计模式的基础(即:设计模式为什么这样设计的依据) 设计模式常用的六大原则有:

  1. 单一职责原则
  2. 开闭原则
  3. 里氏替换原则
  4. 依赖倒置原则
  5. 接口隔离原则
  6.  迪米特法则
  7.  合成复用原则(扩展)

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

所谓单一职责原则就是一个类只负责一个职责,只有一个引起变化的原因。

假如有A和B两个类,当A需求发生改变需要修改时,不能导致B类出问题。

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,一个职责的变化会削弱或抑制这个类完成其他职责的能力,这个耦合会导致脆弱的设计。

优点

  1. 降低类的功能复杂度
  2. 提高系统的可维护性
  3. 变更风险低

2、开闭原则(Open Close Principle)

开闭原则的意思是:软件实体应该是可扩展的,而不可修改的。也就是、对扩展开放,对修改关闭

“需求总是变化”没有不变的软件,所以就需要用封闭开放原则来封闭变化满足需求,同时还能保持软件内部的封装体系稳定,不被需求的变化影响。

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

很严格的原则,规则是“子类必须能够替换基类,否则不应当设计为其子类。” 子类必须能够替换其基类。这一思想体现为对继承机制的约束规范,只有子类能够替换基类时,才能保证系统在运行期内识别子类,这是保证继承复用的基础。

里氏替换原则是关于继承机制的设计原则,违反了里氏替换原则就必然导致违反开放封闭原则。

里氏替换原则能够保证系统具有良好的拓展性,同时实现基于多态的抽象机制,能够减少代码冗余,避免运行期的类型判别。

优点

  1. 可以大大减少程序的bug以及增强代码的可读性
  2. 保证系统具有良好的拓展性,同时实现基于多态的抽象机制
  3. 能够减少代码冗余,避免运行期的类型判别

里氏转换原则应满足以下要求:

  1.   子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法
  2.   子类可以增加自己特有的方法
  3.   当子类的方法重载父类的方法时,方法的形参要比父类方法的输入参数更宽松
  4.   当子类的方法实现父类的抽象方法时,方法的返回值应比父类更严格

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

对于依赖倒置原则,其核心思想是:依赖于抽象。具体而言就是高层模块不依赖于底层模块,二者都同依赖于抽象;抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象。

依赖倒置原则是基于这样的设计理念:相对于细节的多变性,抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础搭建的架构要稳定的多。

依赖倒置的中心思想是面向接口编程。

使用接口或抽象类的目的是指定好规范,而不涉及任何具体的操作,把展现细节的任务交给他们的实现类来完成。

我们知道,依赖一定会存在于类与类、模块与模块之间。当两个模块之间存在紧密的耦合关系时,最好的方法就是分离接口和实现:在依赖之间定义一个抽象的接口使得高层模块调用接口,而底层模块实现接口的定义,以此来有效控制耦合关系,达到依赖于抽象的设计目标。

“设计要依赖于抽象而不是具体化”。换句话说就是设计的时候我们要用抽象来思考,而不是一上来就开始划分我需要哪些哪些类,因为这些是具体。

另一种表述为: 要针对接口编程,不要针对实现编程。即“Program to an interface, not an implementation.”

依赖倒置原则的本质就是通过抽象(接口或抽象类)使各个类或模块的实现彼此独立,不互相影响,实现模块间的松耦合。

我们在项目中使用这个原则要遵循下面的规则:

  1.   每个类尽量都有接口或者抽象类,或者抽象类和接口两都具备
  2.   变量的表面类型尽量是接口或者抽象类
  3.   任何类都不应该从具体类派生
  4.   尽量不要覆写基类的方法
  5.   如果基类是一个抽象类,而这个方法已经实现了,子类尽量不要覆写。类间依赖的是抽象,覆写了抽象方法,对依赖的稳定性会有一定的影响
  6.   结合里氏替换原则使用

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

这个原则的意思是: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。它还有另外一个意思是:降低类之间的耦合度。

其实通俗来理解就是,不要在一个接口里面放很多的方法,这样会显得这个类很臃肿。接口应该尽量细化,一个接口对应一个功能模块,同时接口里面的方法应该尽可能的少,使接口更加灵活轻便。或许有的人认为接口隔离原则和单一职责原则很像,但两个原则还是存在着明显的区别。单一职责原则是在业务逻辑上的划分,注重的是职责。接口隔离原则是基于接口设计考虑

6、迪米特法则(Least Knowledge Principle LKP)

迪米特法则(Law of Demeter)又叫最少知识原则(Least Knowledge Principle LKP),就 是说一个对象应当对其他对象有尽可能少的了解,不和陌生人说话。(只和你的朋友谈话。)

如果两个软件实体无须直接通信,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应用。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,这些对象存在关联、聚合或组合关系,可以直接访问这些对象的方法。

优点:

  1. 迪米特法则的目的在于降低类之间的耦合度,提高模块的相对独立性。
  2. 由于亲和度降低,从而提高了类的可复用率和系统的扩展性。

缺点:

过度使用迪米特法则会使系统产生大量的中介类,从而增加系统的复杂性,使模块之间的通信效率降低。所以,在釆用迪米特法则时需要反复权衡,确保高内聚和低耦合的同时,保证系统的结构清晰。

使用迪米特法则需要注意:

  1. 在类的划分上,应该创建弱耦合的类。类与类之间的耦合越弱,就越有利于实现可复用的目标。
  2. 在类的结构设计上,尽量降低类成员的访问权限。
  3. 在类的设计上,优先考虑将一个类设置成不变类。
  4. 在对其他类的引用上,将引用其他对象的次数降到最低。
  5. 不暴露类的属性成员,而应该提供相应的访问器(set 和 get 方法)。
  6. 谨慎使用序列化(Serializable)功能。

7、合成复用原则(Composite Reuse Principle CRP)

合成复用原则是指:复用时尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承

在面向对象设计中,可以通过两种方法在不同的环境中复用已有的设计和实现,即通过组合/聚合关系或通过继承,但首先应该考虑使用组合/聚合,组合/聚合可以使系统更加灵活,降低类与类之间的耦合度,一个类的变化对其他类造成的影响相对较少;其次才考虑继承,在使用继承时,需要严格遵循里氏代换原则,有效使用继承会有助于对问题的理解,降低复杂度,而滥用继承反而会增加系统构建和维护的难度以及系统的复杂度,因此需要慎重使用继承复用。

总结

用抽象构建框架,用实现扩展细节:

  • 单一职责原则告诉我们实现类要职责单一;
  • 接口隔离原则告诉我们设计接口要精简单一;
  • 依赖倒置原则告诉我们要面向接口编程;
  • 里氏替换原则告诉我们不要破坏继承体系;
  • 迪米特法则告诉我们要降低对象间耦合关系;
  • 而开闭原则是总纲,告诉我们要对扩展(提供者)开放,对修改(使用者)关闭。

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