面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)7大原則設(shè)計(jì)7大原則

1、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)7大原則面向?qū)ο笈c面向?qū)崿F(xiàn) 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的軟件是可維護(hù)和可復(fù)用的。一個(gè)好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該具備如下三個(gè)性質(zhì)：1、可擴(kuò)展性(Extensibility) 2、靈活性(Flexibility)3、可插入性(Pluggability) 面向?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)軟件能達(dá)到業(yè)務(wù)功能的需求，不考慮可維護(hù)性和可復(fù)用性。設(shè)計(jì)7大原則 單一職責(zé)原則(Single Responsibility Principle, SRP) 開閉原則(Open-Closed Principle, OCP) 里氏代換原則(Liskov Substitution Principle, LSP) 依賴倒轉(zhuǎn)原則(Dependen

2、ce Inversion Principle, DIP) 接口隔離原則(Interface Segregation Principle, ISP) 合成復(fù)用原則(Composite Reuse Principle, CRP) 迪米特法則(Law of Demeter, LoD)單一職責(zé)原則 單一職責(zé)原則定義一個(gè)對象應(yīng)該只包含單一的職責(zé)，并且該職責(zé)被完整地封裝在一個(gè)類中。 另一種定義方式就一個(gè)類而言，應(yīng)該僅有一個(gè)引起它變化的原因。單一職責(zé)原則特點(diǎn) 一個(gè)類（或者大到模塊，小到方法）承擔(dān)的職責(zé)越多，它被復(fù)用的可能性越小，而且如果一個(gè)類承擔(dān)的職責(zé)過多，就相當(dāng)于將這些職責(zé)耦合在一起，當(dāng)其中一個(gè)職責(zé)變化時(shí)

3、，可能會影響其他職責(zé)的運(yùn)作。類的職責(zé)主要包括兩個(gè)方面：數(shù)據(jù)職責(zé)和行為職責(zé)，數(shù)據(jù)職責(zé)通過其屬性來體現(xiàn)，而行為職責(zé)通過其方法來體現(xiàn)。單一職責(zé)原則是實(shí)現(xiàn)高內(nèi)聚、低耦合的指導(dǎo)方針，在很多代碼重構(gòu)手法中都能找到它的存在，它是最簡單但又最難運(yùn)用的原則，需要設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)類的不同職責(zé)并將其分離，而發(fā)現(xiàn)類的多重職責(zé)需要設(shè)計(jì)人員具有較強(qiáng)的分析設(shè)計(jì)能力和相關(guān)重構(gòu)經(jīng)驗(yàn)。單一職責(zé)原則實(shí)例 單一職責(zé)原則實(shí)例說明某基于Java的C/S系統(tǒng)的“登錄功能”通過如下登錄類(Login)實(shí)現(xiàn)：現(xiàn)使用單一職責(zé)原則對其進(jìn)行重構(gòu)。單一職責(zé)原則實(shí)例 單一職責(zé)原則實(shí)例說明開閉原則 開閉原則定義一個(gè)軟件實(shí)體應(yīng)當(dāng)對擴(kuò)展開放，對修改關(guān)閉。也就是說

4、在設(shè)計(jì)一個(gè)模塊的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)使這個(gè)模塊可以在不被修改的前提下被擴(kuò)展，即實(shí)現(xiàn)在不修改源代碼的情況下改變這個(gè)模塊的行為。開閉原則特點(diǎn) 在開閉原則的定義中，軟件實(shí)體可以指一個(gè)軟件模塊、一個(gè)由多個(gè)類組成的局部結(jié)構(gòu)或一個(gè)獨(dú)立的類。 類抽象化是開閉原則的關(guān)鍵。 開閉原則還可以通過一個(gè)更加具體的“對可變性封裝原則”來描述，對可變性封裝原則(Principle of Encapsulation of Variation, EVP)要求找到系統(tǒng)的可變因素并將其封裝起來。 開閉原則實(shí)例 開閉原則實(shí)例說明某某圖形界面系統(tǒng)提供了各種不同形狀的按鈕，客戶端代碼可針對這些按鈕進(jìn)行編程，用戶可能會改變需求要求使用不同的按鈕，

5、原始設(shè)計(jì)方案如圖所示：現(xiàn)對該系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)，使之滿足開閉原則的要求。LoginForm- button : CircleButton+ display () : voidCircleButton+ view () : voidLoginForm- button : RectangleButton+ display () : voidRectangleButton+ view () : void開閉原則實(shí)例 開閉原則實(shí)例說明里氏代換原則 里氏代換原則定義如果對每一個(gè)類型為S的對象o1，都有類型為T的對象o2，使得以T定義的所有程序P在所有的對象o1都代換成o2時(shí)，程序P的行為沒有變化，那么類型S是

6、類型T的子類型。 更容易理解的定義所有引用基類（父類）的地方必須能透明地使用其子類的對象。里氏代換原則分析 里氏代換原則可以通俗表述為：在軟件中如果能夠使用基類（父類）對象，那么一定能夠使用其子類對象。把基類都替換成它的子類，程序?qū)⒉粫a(chǎn)生任何錯(cuò)誤和異常，反過來則不成立，如果一個(gè)軟件實(shí)體使用的是一個(gè)子類的話，那么它不一定能夠使用基類。 里氏代換原則是實(shí)現(xiàn)開閉原則的重要方式之一，由于使用基類對象的地方都可以使用子類對象，因此在程序中盡量使用基類類型來對對象進(jìn)行定義，而在運(yùn)行時(shí)再確定其子類類型，用子類對象來替換父類對象。里氏代換原則分析 喜歡動物喜歡貓 因?yàn)樨埵莿游?里氏代換原則實(shí)例 系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)

7、對重要數(shù)據(jù)（如用戶密碼）的加密處理，在數(shù)據(jù)操作類(DataOperator)中需要調(diào)用加密類中定義的加密算法，系統(tǒng)提供了兩個(gè)不同的加密類，CipherA和CipherB，它們實(shí)現(xiàn)不同的加密方法，在DataOperator中可以選擇其中的一個(gè)實(shí)現(xiàn)加密操作。如圖所示：里氏代換原則實(shí)例 需求說明如果需要更換一個(gè)加密算法類或者增加并使用一個(gè)新的加密算法類，如將CipherA改為CipherB，則需要修改客戶類Client和數(shù)據(jù)操作類DataOperator的源代碼，違背了開閉原則。現(xiàn)使用里氏代換原則對其進(jìn)行重構(gòu)，使得系統(tǒng)可以靈活擴(kuò)展，符合開閉原則。里氏代換原則實(shí)例 依賴倒轉(zhuǎn)原則 依賴倒轉(zhuǎn)原則定義高層模

8、塊不應(yīng)該依賴低層模塊，它們都應(yīng)該依賴抽象。抽象不應(yīng)該依賴于細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)應(yīng)該依賴于抽象。 另一種定義要針對接口編程，不要針對實(shí)現(xiàn)編程。依賴倒轉(zhuǎn)原則特點(diǎn) 簡單來說，依賴倒轉(zhuǎn)原則就是指：代碼要依賴于抽象的類，而不要依賴于具體的類；要針對接口或抽象類編程，而不是針對具體類編程。實(shí)現(xiàn)開閉原則的關(guān)鍵是抽象化，并且從抽象化導(dǎo)出具體化實(shí)現(xiàn)，如果說開閉原則是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的目標(biāo)的話，那么依賴倒轉(zhuǎn)原則就是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的主要手段。依賴倒轉(zhuǎn)原則的常用實(shí)現(xiàn)方式之一是在代碼中使用抽象類，而將具體類放在配置文件中。 依賴倒轉(zhuǎn)原則特點(diǎn) 類之間的耦合 1、零耦合關(guān)系2、具體耦合關(guān)系 3、抽象耦合關(guān)系 依賴倒轉(zhuǎn)原則要求客戶端依賴于抽

9、象耦合，以抽象方式耦合是依賴倒轉(zhuǎn)原則的關(guān)鍵。 依賴注入 1、構(gòu)造注入(Constructor Injection)：通過構(gòu)造函數(shù)注入實(shí)例變量。 2、設(shè)值注入(Setter Injection)：通過Setter方法注入實(shí)例變量。 3、接口注入(Interface Injection)：通過接口方法注入實(shí)例變量。 依賴倒轉(zhuǎn)原則實(shí)例 某系統(tǒng)提供一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，可以將來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多種格式，如可以轉(zhuǎn)換來自數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)(DatabaseSource)、也可以轉(zhuǎn)換來自文本文件的數(shù)據(jù)(TextSource)，轉(zhuǎn)換后的格式可以是XML文件(XMLTransformer)、也可以是XLS文件(X

10、LSTransformer)等。依賴倒轉(zhuǎn)原則實(shí)例 需求說明由于需求的變化，該系統(tǒng)可能需要增加新的數(shù)據(jù)源或者新的文件格式，每增加一個(gè)新類型的數(shù)據(jù)源或者新類型的文件格式，客戶類MainClass都需要修改源代碼，以便使用新的類，但違背了開閉原則?，F(xiàn)使用依賴倒轉(zhuǎn)原則對其進(jìn)行重構(gòu)。 依賴倒轉(zhuǎn)原則實(shí)例 接口隔離原則 接口隔離原則定義客戶端不應(yīng)該依賴那些它不需要的接口。 另一種定義當(dāng)一個(gè)接口太大，則需要將它分割成一些更細(xì)小的接口，使用該接口的客戶端僅需知道與之相關(guān)的方法即可。接口隔離原則特點(diǎn) 接口隔離原則是指使用多個(gè)專門的接口，而不使用單一的總接口。每一個(gè)接口應(yīng)該承擔(dān)一種相對獨(dú)立的角色，不多不少，不干不該

11、干的事，該干的事都要干。1、一個(gè)接口就只代表一個(gè)角色，每個(gè)角色都有它特定的一個(gè)接口，此時(shí)這個(gè)原則可以叫做“角色隔離原則”。2、接口僅僅提供客戶端需要的行為，即所需的方法，客戶端不需要的行為則隱藏起來，應(yīng)當(dāng)為客戶端提供盡可能小的單獨(dú)的接口，而不要提供大的總接口。使用接口隔離原則拆分接口時(shí)，首先必須滿足單一職責(zé)原則，將一組相關(guān)的操作定義在一個(gè)接口中，且在滿足高內(nèi)聚的前提下，接口中的方法越少越好。可以在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用定制服務(wù)的方式，即為不同的客戶端提供寬窄不同的接口，只提供用戶需要的行為，而隱藏用戶不需要的行為。接口隔離原則實(shí)例 下圖展示了一個(gè)擁有多個(gè)客戶類的系統(tǒng)，在系統(tǒng)中定義了一個(gè)巨大的接口（

12、胖接口）AbstractService來服務(wù)所有的客戶類。可以使用接口隔離原則對其進(jìn)行重構(gòu)。接口隔離原則實(shí)例 ClientAAbstractServiceA+ operatorA ().: voidClientBClientCConcreteService+operatorA ()operatorB ()operatorC (): void: void: voidAbstractServiceB+ operatorB ().: voidAbstractServiceC+ operatorC ().: void合成復(fù)用原則 合成復(fù)用原則定義合成復(fù)用原則(Composite Reuse Princ

13、iple, CRP)又稱為組合/聚合復(fù)用原則(Composition/ Aggregate Reuse Principle, CARP)，其定義如下:盡量使用對象組合，而不是繼承來達(dá)到復(fù)用的目的。合成復(fù)用原則特點(diǎn) 合成復(fù)用原則就是指在一個(gè)新的對象里通過關(guān)聯(lián)關(guān)系（包括組合關(guān)系和聚合關(guān)系）來使用一些已有的對象，使之成為新對象的一部分；新對象通過委派調(diào)用已有對象的方法達(dá)到復(fù)用其已有功能的目的。簡言之：要盡量使用組合/聚合關(guān)系，少用繼承。在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中，可以通過兩種基本方法在不同的環(huán)境中復(fù)用已有的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，即通過組合/聚合關(guān)系或通過繼承。1、繼承復(fù)用：實(shí)現(xiàn)簡單，易于擴(kuò)展。破壞系統(tǒng)的封裝性；從基類繼

14、承而來的實(shí)現(xiàn)是靜態(tài)的，不可能在運(yùn)行時(shí)發(fā)生改變，沒有足夠的靈活性；只能在有限的環(huán)境中使用。（“白箱”復(fù)用 ）2、組合/聚合復(fù)用：耦合度相對較低，選擇性地調(diào)用成員對象的操作；可以在運(yùn)行時(shí)動態(tài)進(jìn)行。（“黑箱”復(fù)用 ）合成復(fù)用原則特點(diǎn)組合/聚合可以使系統(tǒng)更加靈活，類與類之間的耦合度降低，一個(gè)類的變化對其他類造成的影響相對較少，因此一般首選使用組合/聚合來實(shí)現(xiàn)復(fù)用；其次才考慮繼承，在使用繼承時(shí)，需要嚴(yán)格遵循里氏代換原則，有效使用繼承會有助于對問題的理解，降低復(fù)雜度，而濫用繼承反而會增加系統(tǒng)構(gòu)建和維護(hù)的難度以及系統(tǒng)的復(fù)雜度，因此需要慎重使用繼承復(fù)用。合成復(fù)用原則實(shí)例 某教學(xué)管理系統(tǒng)部分?jǐn)?shù)據(jù)庫訪問類設(shè)計(jì)如圖

15、所示：合成復(fù)用原則實(shí)例 需求說明如果需要更換數(shù)據(jù)庫連接方式，如原來采用JDBC連接數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)在采用數(shù)據(jù)庫連接池連接，則需要修改DBUtil類源代碼。如果StudentDAO采用JDBC連接，但是TeacherDAO采用連接池連接，則需要增加一個(gè)新的DBUtil類，并修改StudentDAO或TeacherDAO的源代碼，使之繼承新的數(shù)據(jù)庫連接類，這將違背開閉原則，系統(tǒng)擴(kuò)展性較差?，F(xiàn)使用合成復(fù)用原則對其進(jìn)行重構(gòu)。合成復(fù)用原則實(shí)例 DBUtil+ getConnection ().: ConnectionStudentDAO- dBOperator : DBUtil+setDBOperator (

16、DBUtil dBOperator)findStudentById (String id)findAllStudents ()save (StudentDTO student).: void: StudentDTO: List: intTeacherDAO- dBOperator : DBUtil+setDBOperator (DBUtil dBOperator)findTeacherById (String id)findAllTeachers ()save (TeacherDTO teacher).: void: TeacherDTO: List: intNewDBUtil+ getCon

17、nection ().: Connection迪米特原則 迪米特原則定義迪米特原則(Law of Demeter, LoD)又稱為最少知識原則(Least Knowledge Principle, LKP)，它有多種定義方法，其中幾種典型定義如下：1、不要和“陌生人”說話。2、只與你的直接朋友通信。3、每一個(gè)軟件單位對其他的單位都只有最少的知識，而且局限于那些與本單位密切相關(guān)的軟件單位。迪米特原則特點(diǎn) 簡單地說，迪米特原則就是指一個(gè)軟件實(shí)體應(yīng)當(dāng)盡可能少的與其他實(shí)體發(fā)生相互作用。這樣，當(dāng)一個(gè)模塊修改時(shí)，就會盡量少的影響其他的模塊，擴(kuò)展會相對容易，這是對軟件實(shí)體之間通信的限制，它要求限制軟件實(shí)體之

18、間通信的寬度和深度。在迪米特原則中，對于一個(gè)對象，其朋友包括以下幾類：1、當(dāng)前對象本身(this)；2、以參數(shù)形式傳入到當(dāng)前對象方法中的對象；3、當(dāng)前對象的成員對象；4、如果當(dāng)前對象的成員對象是一個(gè)集合，那么集合中的元素也都是朋友；5、當(dāng)前對象所創(chuàng)建的對象。任何一個(gè)對象，如果滿足上面的條件之一，就是當(dāng)前對象的“朋友”，否則就是“陌生人”。迪米特原則特點(diǎn)狹義的迪米特原則：可以降低類之間的耦合，但是會在系統(tǒng)中增加大量的小方法并散落在系統(tǒng)的各個(gè)角落，它可以使一個(gè)系統(tǒng)的局部設(shè)計(jì)簡化，因?yàn)槊恳粋€(gè)局部都不會和遠(yuǎn)距離的對象有直接的關(guān)聯(lián)，但是也會造成系統(tǒng)的不同模塊之間的通信效率降低，使得系統(tǒng)的不同模塊之間不容

19、易協(xié)調(diào)。廣義的迪米特原則：指對對象之間的信息流量、流向以及信息的影響的控制，主要是對信息隱藏的控制。信息的隱藏可以使各個(gè)子系統(tǒng)之間脫耦，從而允許它們獨(dú)立地被開發(fā)、優(yōu)化、使用和修改，同時(shí)可以促進(jìn)軟件的復(fù)用，由于每一個(gè)模塊都不依賴于其他模塊而存在，因此每一個(gè)模塊都可以獨(dú)立地在其他的地方使用。一個(gè)系統(tǒng)的規(guī)模越大，信息的隱藏就越重要，而信息隱藏的重要性也就越明顯。迪米特原則特點(diǎn) 迪米特原則的主要用途在于控制信息的過載：1、在類的劃分上，應(yīng)當(dāng)盡量創(chuàng)建松耦合的類，類之間的耦合度越低，就越有利于復(fù)用，一個(gè)處在松耦合中的類一旦被修改，不會對關(guān)聯(lián)的類造成太大波及；2、在類的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，每一個(gè)類都應(yīng)當(dāng)盡量降低其成員變量和成員函數(shù)的訪問權(quán)限；3、在類的設(shè)計(jì)上，只要有可能，一個(gè)類型應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成不變類；4、在對其他類的引用上，一個(gè)對象對其他對象的引用應(yīng)當(dāng)降到最低。迪米特原則實(shí)例 某系統(tǒng)界面類(如Form1、Form2等類)與數(shù)據(jù)訪問類(如DAO1、DAO2等類)之間的調(diào)用關(guān)系較為復(fù)雜，如圖所示：迪米特