面向对象的设计原则

    xiaoxiao2021-03-26  26

    — 单一职责原则 ( Single Responsibility Principle )—

    SRP是正确 设计类 的指导原则。

    单一职责原则的英文名称是Single Responsibility Principle,简称是SRP,简单来说一个类只做一件事。这个设计原则备受争议却又及其重要的原则。只要你想和别人争执、怄气或者是吵架,这个原则是屡试不爽的。因为单一职责的划分界限并不是如马路上的行车道那么清晰,很多时候都是需要靠个人经验来界定。当然最大的问题就是对职责的定义,什么是类的职责,以及怎么划分类的职责。

    试想一下,如果你遵守了这个原则,那么你的类就会划分得很细,每个类都有自己的职责。恩,这不就是高内聚、低耦合么! 当然,如何界定类的职责这需要你的个人经验了。

    如果某个类的职责包含有执行网络请求、解析网络请求、进行gzip压缩、封装请求参数等等,那么在你修改某处代码时你就必须谨慎,以免修改的代码影响了其它的功能。但是当职责单一的时候,你修改的代码能够基本上不影响其它的功能。这就在一定程度上保证了代码的可维护性。注意,单一职责原则并不是说一个类只有一个函数,而是说这个类中的函数所做的工作必须要是高度相关的,也就是高内聚。HttpStack抽象了执行网络请求的具体过程,接口简单清晰,也便于扩展。

    我们知道,Api 9以下使用HttpClient执行网络请求会好一些,api 9及其以上则建议使用HttpURLConnection。这就需要执行网络请求的具体实现能够可扩展、可替换,因此我们对于执行网络请求这个功能必须要抽象出来,HttpStack就是这个职责的抽象。

    优点

    类的复杂性降低,实现什么职责都有清晰明确的定义;可读性提高,复杂性降低,那当然可读性提高了;可维护性提高,可读性提高,那当然更容易维护了;变更引起的风险降低,变更是必不可少的,如果接口的单一职责做得好,一个接口修改只对相应的实现类有影响,对其他的接口无影响,这对系统的扩展性、维护性都有非常大的帮助。

    — 里氏替换原则 ( Liskov Substitution Principle)—

    LSP是正确设计类层次的指导原则,它检测和保证类层次的正确性,进而维护针对父类型编写的程序的正确性。(你针对父类型,进一步针对抽象类型编程,是OCP的管辖范围)。

    多态的本质,是不同子类替代父类变量后,可以对同一种消息,有不同的反应。

    面向对象的语言的三大特点是继承、封装、多态,里氏替换原则就是依赖于继承、多态这两大特性。里氏替换原则简单来说就是所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。通俗点讲,只要父类能出现的地方子类就可以出现,而且替换为子类也不会产生任何错误或异常,使用者可能根本就不需要知道是父类还是子类。但是,反过来就不行了,有子类出现的地方,父类未必就能适应。

    里氏替换原则通俗的来讲就是:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。它包含以下4层含义:

    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。子类中可以增加自己特有的方法。当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的形参)要比父类方法的输入参数更宽松。当子类的方法实现父类的抽象方法时,方法的后置条件(即方法的返回值)要比父类更严格。

    示例

    class A{ public int func1(int a, int b){ return a-b; } } public class Client{ public static void main(String[] args){ A a = new A(); System.out.println("100-50="+a.func1(100, 50)); System.out.println("100-80="+a.func1(100, 80)); } } class B extends A{ public int func1(int a, int b){ return a+b; } public int func2(int a, int b){ return func1(a,b)+100; } } public class Client{ public static void main(String[] args){ B b = new B(); System.out.println("100-50="+b.func1(100, 50)); System.out.println("100-80="+b.func1(100, 80)); System.out.println("100+20+100="+b.func2(100, 20)); } }        我们发现原本运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B在给方法起名时无意中重写了父类的方法,造成所有运行相减功能的代码全部调用了类B重写后的方法,造成原本运行正常的功能出现了错误。在本例中,引用基类A完成的功能,换成子类B之后,发生了异常。在实际编程中,我们常常会通过重写父类的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可复用性会比较差,特别是运用多态比较频繁时,程序运行出错的几率非常大。如果非要重写父类的方法,比较通用的做法是:原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类,原有的继承关系去掉,采用依赖、聚合,组合等关系代替。

    优点

    代码共享,减少创建类的工作量,每个子类都拥有父类的方法和属性;提高代码的重用性;提高代码的可扩展性,实现父类的方法就可以“为所欲为”了,很多开源框架的扩展接口都是通过继承父类来完成的;提高产品或项目的开放性。

    缺点

    继承是侵入性的。只要继承,就必须拥有父类的所有属性和方法;降低代码的灵活性。子类必须拥有父类的属性和方法,让子类自由的世界中多了些约束;增强了耦合性。当父类的常量、变量和方法被修改时,必需要考虑子类的修改,而且在缺乏规范的环境下,这种修改可能带来非常糟糕的结果——大片的代码需要重构。

    — 依赖倒置原则 (Dependence Inversion Principle)—

    简述

    依赖倒置原则这个名字看着有点不好理解,“依赖”还要“倒置”,这到底是什么意思? 依赖倒置原则的几个关键点如下:

    高层模块不应该依赖低层模块,两者都应该依赖其抽象;抽象不应该依赖细节;细节应该依赖抽象。

    在Java语言中,抽象就是指接口或抽象类,两者都是不能直接被实例化的;细节就是实现类,实现接口或继承抽象类而产生的类就是细节,其特点就是可以直接被实例化,也就是可以加上一个关键字 new 产生一个对象。依赖倒置原则在 Java 语言中的表现就是:模块间的依赖通过抽象发生,实现类之间不发生直接的依赖关系,其依赖关系是通过接口或抽象类产生的。软件先驱们总是喜欢将一些理论定义得很抽象,弄得神不楞登的,其实就是一句话:面向接口编程,或者说是面向抽象编程,这里的抽象指的是接口或者抽象类。面向接口编程是面向对象精髓之一。

    — 开闭原则 ( Open-Close Principle )—

    简述

    开闭原则是 Java 世界里最基础的设计原则,它指导我们如何建立一个稳定的、灵活的系统。开闭原则的定义是 : 一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放,对修改关闭。在软件的生命周期内,因为变化、升级和维护等原因需要对软件原有代码进行修改时,可能会给旧代码中引入错误。因此当软件需要变化时,我们应该尽量通过扩展的方式来实现变化,而不是通过修改已有的代码来实现。

    示例

    在软件开发过程中,永远不变的就是变化。开闭原则是使我们的软件系统拥抱变化的核心原则之一。对扩展可放,对修改关闭给出了高层次的概括,即在需要对软件进行升级、变化时应该通过扩展的形式来实现,而非修改原有代码。当然这只是一种比较理想的状态,是通过扩展还是通过修改旧代码需要根据代码自身来定。

    优点

    增加稳定性;可扩展性高。

    — 接口隔离原则 (Interface Segregation Principle)—

    简述

    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。根据接口隔离原则,当一个接口太大时,我们需要将它分割成一些更细小的接口,使用该接口的客户端仅需知道与之相关的方法即可。

    可能描述起来不是很好理解,我们还是以示例来加强理解吧。

    优点

    降低耦合性;提升代码的可读性;隐藏实现细节。

    — 迪米特原则 ( Law of Demeter )—

    简述

    迪米特法则也称为最少知识原则(Least Knowledge Principle),虽然名字不同,但描述的是同一个原则:一个对象应该对其他对象有最少的了解。通俗地讲,一个类应该对自己需要耦合或调用的类知道得最少,这有点类似接口隔离原则中的最小接口的概念。类的内部如何实现、如何复杂都与调用者或者依赖者没关系,调用者或者依赖者只需要知道他需要的方法即可,其他的我一概不关心。类与类之间的关系越密切,耦合度越大,当一个类发生改变时,对另一个类的影响也越大。

    迪米特法则还有一个英文解释是: Only talk to your immedate friends( 只与直接的朋友通信。)什么叫做直接的朋友呢?每个对象都必然会与其他对象有耦合关系,两个对象之间的耦合就成为朋友关系,这种关系的类型有很多,例如组合、聚合、依赖等。

    优点

    降低复杂度;降低耦合度;增加稳定性。 更新时间:2017/2/6

    LSP是正确设计类层次的指导原则,它检测和保证类层次的正确性,进而维护针对父类型编写的程序的正确性。(你针对父类型,进一步针对抽象类型编程,是OCP的管辖范围)。

    多态的本质,是不同子类替代父类变量后,可以对同一种消息,有不同的反应。

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