面向?qū)ο骭8設(shè)計原則

1、12/16/20211n提高面向?qū)ο笤O(shè)計復(fù)用性的設(shè)計原則面向?qū)ο蟮脑O(shè)計原則12/16/20212設(shè)計目標n可擴展性(Extensibility):新功能易加入系統(tǒng)。n靈活性(Flexibility):允許代碼修改平穩(wěn)發(fā)生，不會涉及很多其他模塊。n可插入性(Pluggability):容易將一個類換為另一個具有同樣接口的類。12/16/20213軟件復(fù)用重要性n較高的生產(chǎn)率n較高的軟件質(zhì)量n恰當使用復(fù)用,可改善系統(tǒng)的可維護性12/16/20214n使一個系統(tǒng)可在更高的層次上提供了可復(fù)用性n抽象化和繼承:使概念和定義可復(fù)用n多態(tài):使實現(xiàn)和應(yīng)用可復(fù)用n抽象化和封裝:可保持和促進系統(tǒng)的可維護性面向?qū)ο?/p>

2、設(shè)計12/16/20215n抽象層次是一個應(yīng)用系統(tǒng)作戰(zhàn)略性判斷和決定的地方，那么抽象層次就應(yīng)當是較為穩(wěn)定的，應(yīng)當是復(fù)用的重點。n復(fù)用的焦點不再集中在函數(shù)和算法等具體實現(xiàn)細節(jié)上，而是集中在最重要的含有宏觀商業(yè)邏輯的抽象層次上。n既然如果抽象層次的模塊相對獨立于具體層次的模塊的話，那么具體層次內(nèi)部的變化就不會影響到抽象層次的結(jié)構(gòu)，所以抽象層次的復(fù)用就會較為容易。復(fù)用12/16/20216n面向?qū)ο笤O(shè)計中，可維護性復(fù)用是以設(shè)計原則和設(shè)計模式為基礎(chǔ)的。面向?qū)ο髲?fù)用12/16/202171.開閉原則OCP:Open-Closed Principle2. 里氏替換原則LSP:Liskov Substitu

3、tion Principle3. 依賴倒轉(zhuǎn)原則DIP:Dependency Inversion Principle4. 接口隔離原則ISP:Interface Segregation Principle5. 組合復(fù)用原則CRP:Compositoin Resuse Principle6. 迪米特法則LoD:Law of Demeter7.單一職責原則（SRP)面向?qū)ο笤O(shè)計原則12/16/20218n軟件組成實體應(yīng)該是對擴展可擴展的，但是對修改是關(guān)閉的。( Software Entities Should Be Open For Extension， But Closed For Modific

4、ation)1.開-閉原則OCP12/16/20219n開放-封閉法則認為應(yīng)該試圖去設(shè)計出永遠也不需要改變的模塊。n關(guān)鍵在于抽象化:可給系統(tǒng)定義一個一勞永逸，不再更改的抽象設(shè)計，此設(shè)計允許有無窮無盡的行為在實現(xiàn)層被實現(xiàn)。抽象層預(yù)見所有擴展。nPC外設(shè)開-閉原則12/16/202110n一個軟件系統(tǒng)的所有模塊不可能都滿足OCP，但是應(yīng)該努力最小化這些不滿足OCP的模塊數(shù)量。 開-閉原則12/16/202111Public class Part private double basePrice; public void setPrice(double price) basePrice = pric

5、e; public double getPrice() return basePrice; OCP例-類12/16/202112Public double totalprice(Part parts) double total=0.0; for (int i=0;iparts.length;i+) total += partsi.getPrice(); return total;OCP例-某類方法12/16/202113n內(nèi)存折扣？思考12/16/202114Public double totalprice(Part parts) double total=0.0; for (int i=0;

6、iparts.length;i+) if(partsI instanceof Memory) total += partsi.getPrice() * 0.9; else total += partsi.getPrice(); return total;方法12/16/202115n符合OCP嗎？思考12/16/202116Public class Memory extends Part public double getPrice() return basePrice * 0.9; 方法？12/16/202117n采用一個PricePolicy類，通過對其進行繼承以提供不同的計價策略更好的方

7、法？12/16/202118Public class Part private PricePolicy pricePolicy; public void setPricePolicy(PricePolicy policy) pricePolicy = policy; public void setPrice(double price) pricePolicy.setPrice( price ); public double getPrice() return pricePolicy.getPrice(); 方法12/16/202119Public class PricePolicy priva

8、te double basePrice; public void setPrice(double price) basePrice = price; public double getPrice() return basePrice; 價格策略12/16/202120Public class Sale extends PricePolicy private double discount; public void setDiscount(double discount) this.discount = discount; public double getPrice() return base

9、Price * discount; 銷售策略12/16/202121n符合OCP了嗎？思考12/16/202122應(yīng)用實例w我們有一個需要在標準的GUI上繪制園和正方形的應(yīng)用程序。圓和正方形必須要按照特定的順序繪制。我們將創(chuàng)建一個列表，列表由按照適當?shù)捻樞蚺帕械膱A和正方形組成，程序遍歷該列表，一次繪制出每個圓和正方形。12/16/202123w先考慮違反OCP的過程化方法n定義一個DrawAllShapes函數(shù)使用SWITCH來分支繪制圖形w為什么不符合OCP？n因為它對于新的形狀類型的添加不是封閉的n每增加一種新的形狀類型，都必須要更改這個函數(shù)12/16/202124這樣的設(shè)計糟糕在哪里？w

10、增加形狀會導(dǎo)致所有的程序、變量重新編譯和部署w想在另一個程序中復(fù)用DrawAllShape這個函數(shù)時，都必須要附帶上Square和Circle，即使那個程序不需要它們。12/16/202125怎樣遵循OCPw編寫一個shape抽象類w這個類僅有一個抽象方法draw()w所有形狀都從這個類派生w當繪制一種新的形狀，只需要增加一個新的shape類的派生類。而DrawAllShapes 函數(shù)并不需要改變。12/16/202126n使用指向基類(超類)的引用的函數(shù)，必須能夠在不知道具體派生類(子類)對象類型的情況下使用它們。(Functions That Use Pointers of Referen

11、ces To Base(Super) Classes Must Be Able To Use Objects Of Derived(Sub) Classes Without Knowing It)2.里氏替換法則12/16/202127Public class Rectangle private double width; private double heigth; public Rectangle(double w,double h) width = w; heigth = h; public void setWidth(double w) width = w; public void s

12、etHeigth(double h) height = h; public double getWidth() return width; public double getHeigth() return height; public double area() return width * height; LSP例-矩形類12/16/202128n正方形類 Squaren正方形是矩形，因此Square類應(yīng)該從Rectangle類派生而來。思考12/16/202129Public class Square extends Rectangle public Square(double s) su

13、per(s,s); public void setWidth(double w) super.setWidth ( w ); super.setHeight( w ); public void setHeight(double h) super.setWidth ( h ); super.setHeight( h ); 正方形類12/16/202130Public class TestRectangle public static void testLSP(Rectangle r) r.setWidth(4.0); r.setHeight(5.0); System.out.println(“W

14、idth is 4.0 and Height is 5.0 ,Area is ” + r.area(); 測試類12/16/202131public static void main(String args) Rectangle r=new Rectangle(1.0,1.0); Square s = new Square(1.0); testLSP ( r ); testLSP ( s ); 測試12/16/202132n編寫testLsp()方法的程序員做了一個合理的假設(shè)，即改變Rectangle的寬而保持它的高不變。n一個數(shù)學(xué)意義上的正方形可能是一個矩形，但是一個Square對象不是一個

15、Rectangle對象，因為一個Square對象的行為與一個Rectangle對象的行為是不一致的！n從行為上來說，一個Square不是一個Rectangle！一個Square對象與一個Rectangle對象之間不具有多態(tài)的特征。問題12/16/202133nLiskov替換法則(LSP)清楚地表明了ISA關(guān)系全部都是與行為有關(guān)的。n為了保持LSP，所有子類必須符合使用基類的client所期望的行為。n一個子類型不得具有比基類型更多的限制，可能這對于基類型來說是合法的，但是可能會因為違背子類型的其中一個額外限制，從而違背了LSP！nLSP保證一個子類總是能夠被用在其基類可以出現(xiàn)的地方小結(jié)12/

16、16/202134n抽象不應(yīng)當依賴于細節(jié)，細節(jié)應(yīng)當依賴于抽象。n(Abstations should not depend upon details， Details should depend upon abstractions)3.依賴倒轉(zhuǎn)原則12/16/202135n針對接口編程，而非實現(xiàn)nProgram To An Interface， Not An ImplementationDIP12/16/2021361.Client不必知道其使用對象的具體所屬類。2.一個對象可以很容易地被(實現(xiàn)了相同接口的)的另一個對象所替換。3.對象間的連接不必硬綁定(hardwire)到一個具體類的對象上

17、，因此增加了靈活性。4.松散藕合(loosens coupling)。5.增加了重用的可能性。6.提高了(對象)組合的機率，因為被包含對象可以是任何實現(xiàn)了一個指定接口的類。 使用接口的優(yōu)點12/16/202137n不將變量聲明為某個特定的具體類的實例對象，而讓其遵從抽象類定義的接口。實現(xiàn)類僅實現(xiàn)接口，不添加方法。n(Draw(shape*p) 不要Cricle*p Rectangle *p Triangle *p)針對接口編程12/16/202138n任何變量都不應(yīng)該持有一個指向具體類的指針或引用n任何類都不應(yīng)該從具體類派生n任何方法都不應(yīng)該覆寫它的任何基類中已實現(xiàn)了的方法依賴于抽象12/16

18、/202139n如果一個類的實例必須使用另一個對象，而這個對象又屬于一個特定的類，那么復(fù)用性會受到損害。n如果“使用”類只需使用“被使用”類的某些方法，而不是要求“被使用”類與“使用”類有“is-a”的關(guān)系，就可考慮，讓“被使用”類實現(xiàn)一個接口，“使用”類通過這個接口來使用需要的方法，從而限制了類之間的依賴。n方案:為避免類之間因彼此使用而造成的耦合，讓它們通過接口間接使用。約束12/16/202140nDIP可應(yīng)用于任何存在一個類向另一個類發(fā)送消息的地方。DIP應(yīng)用12/16/202141例ClientService12/16/202142例-找出潛在的抽象ClientClient Inte

19、rfaceService12/16/202143w實例n考慮一個控制熔爐調(diào)節(jié)器的軟件，該軟件可以從一個IO通道中讀取當前的溫度，并通過向另一個IO通道發(fā)送命令來指示熔爐的開或者關(guān)。12/16/202144n優(yōu)先使用(對象)組合，而非(類)繼承nFavor Composition Over Inheritance 4.組合復(fù)用原則12/16/202145n容器類僅能通過被包含對象的接口來對其進行訪問。n“黑盒”復(fù)用，因為被包含對象的內(nèi)部細節(jié)對外是不可見。n封裝性好。n實現(xiàn)上的相互依賴性比較小。n每一個類只專注于一項任務(wù)。n通過獲取指向其它的具有相同類型的對象引用，可以在運行期間動態(tài)地定義(對象的

20、)組合。組合優(yōu)點12/16/202146n從而導(dǎo)致系統(tǒng)中的對象過多。n為了能將多個不同的對象作為組合塊(composition block)來使用，必須仔細地對接口進行定義。組合缺點12/16/202147n(類)繼承是一種通過擴展一個已有對象的實現(xiàn)，從而獲得新功能的復(fù)用方法。n泛化類(超類)可以顯式地捕獲那些公共的屬性和方法。n特殊類(子類)則通過附加屬性和方法來進行實現(xiàn)的擴展繼承12/16/202148n容易進行新的實現(xiàn)，因為其大多數(shù)可繼承而來。n易于修改或擴展那些被復(fù)用的實現(xiàn)。繼承優(yōu)點12/16/202149n破壞了封裝性，因為這會將父類的實現(xiàn)細節(jié)暴露給子類。n“白盒”復(fù)用，因為父類的內(nèi)

21、部細節(jié)對于子類而言通常是可見的。n當父類的實現(xiàn)更改時，子類也不得不會隨之更改。n從父類繼承來的實現(xiàn)將不能在運行期間進行改變。繼承缺點12/16/202150n僅當下列的所有標準被滿足時，方可使用繼承：1.子類表達了“是一個的特殊類型”，而非“是一個由所扮演的角色”。2.子類的一個實例永遠不需要轉(zhuǎn)化(transmute)為其它類的一個對象。3.子類是對其父類的職責(responsibility)進行擴展，而非重寫或廢除(nullify)。4.子類沒有對那些僅作為一個工具類(utility class)的功能進行擴展。Coad規(guī)則12/16/202151例PersonNameAddressStud

22、entSchoolEmployeeSalary12/16/202152n組合與繼承都是重要的重用方法n在OO開發(fā)的早期，繼承被過度地使用n隨著時間的發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)優(yōu)先使用組合可以獲得重用性與簡單性更佳的設(shè)計n當然可以通過繼承，以擴充可用的組合類集。n因此組合與繼承可以一起工作n但是我們的基本法則是：優(yōu)先使用對象組合，而非(類)繼承小結(jié)12/16/202153nLaw of Demetern又稱 最少知識原則，一個對象應(yīng)該對其他對象盡可能少的了解。5.迪米特法則 (LoD)12/16/202154n控制信息過載，提高封裝能力。n1.創(chuàng)建弱耦合類，利于復(fù)用n2.降低成員訪問權(quán)限n3.設(shè)計不變類廣義12/16/202155n如果兩個類不必彼此通信，那么這兩個類就不應(yīng)當發(fā)生直接的相互作用。如果其中的一個類需要調(diào)用另一個類的某一個方法的話，可通過第三者轉(zhuǎn)發(fā)這個調(diào)用。狹義12/16/202156Void Someone:Operation1(Friend friend) Stranger strang