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面向对象设计的一些原则

2010-10-02

“开—闭”原则

面向对象设计的基石是“开—闭”原则。“开一闭”原则讲的是:一个软件实体应当对扩展开放,对修改关闭。这个规则说的是,在设计一个模块的时候,应当使这个模块可以在不被修改的前提下被扩展。从另外一个角度讲,就是所谓的“对可变性封装原则”。

“对可变性封装原则”意味着两点:

  1. 一种可变性不应当散落在代码的很多角落里,而应当被封装到一个对象里面。同一种可变性的不同表象意味着同一个继承等级结构中的具体子类。
  2. 一种可变性不应当与另一种可变性混合在一起。即类图的继承结构一般不应超过两层。

做到“开—闭”原则不是一件容易的事,但是也有很多规律可循,这些规律同样也是设计原则,它们是实现开—闭原则的工具。

里氏代换原则

如果一个软件实体使用的是基类的话那么也一定适用于子类。但反过来的代换不成立。

如果有两个具体类A和B之间的关系违反了里氏代换原则,可以在以下两种重构方案中选择一种:

  1. 创建一个新的抽象类C,作为两个具体类的超类,将A和B共同的行为移动到C中,从而解决A和B行为不完全一致的问题。
  2. 从B到A的继承关系改写为委派关系。

咋一看觉得这个怎么还是面向对象设计的原则呢?这个明明就是Java的语法规则。对,Java是提供了对里氏代换原则在语法上的支持。但是仅仅是语法上,在和现实世界的相符合程度上根本没有提供。所有常常会有不符合里氏代换原则的情况出现。

依赖倒转原则

依赖倒转原则讲的是:要依赖于抽象,不要依赖于具体。即针对接口编程,不要针对实现编程。针对接口编程的意思是,应当使用接口和抽象类进行变量的类型声明、参量的类型声明,方法的返还类型声明,以及数据类型的转换等。不要针对实现编程的意思就是说,不应当使用具体类进行变量的类型声明、参量的类型声明,方法的返还类型声明,以及数据类型的转换等。

依赖倒转原则虽然强大,但却不易实现,因为依赖倒转的缘故,对象的创建很可能要使用对象工厂,以避免对具体类的直接引用,此原则的使用还会导致大量的类。维护这样的系统需要较好的面向对象的设计知识。

此外,依赖倒转原则假定所有的具体类都是变化的,这也不总是正确的。有一些具体类可能是相当稳定、不会发生变化的,消费这个具体类实例的客户端完全可以依赖于这个具体类。

接口隔离原则

接口隔离原则讲的是:使用多个专门的接口比使用单一的接口要好。从客户的角度来说:一个类对另外一个类的依赖性应当是建立在最小的接口上的。如果客户端只需要某一些方法的话,那么就应当向客户端提供这些需要的方法,而不要提供不需要的方法。提供接口意味着向客户端作出承诺,过多的承诺会给系统的维护造成不必要的负担。

合成、聚合复用原则

合成、聚合复用原则就是在一个新的对象里面使用一些已有的对象,使之成为新对象的一部份,新的对象通过向这些对象的委派达到复用已有功能的目的。这个原则有一个简短的描述:要尽量使用合成、聚合,尽量不要使用继承。

合成、聚合有如下好处:新对象存取成分对象的唯一方法是通过成分对象的接口。这种复用是黑箱复用,因为成分对象的内部细节是新对象所看不到的。这种复用可以在运行时间内动态进行,新对象可以动态的引用与成分对象类型相同的对象。合成、聚合可以应用到任何环境中去,而继承只能应用到一些有限环境中去。导致错误的使用合成、聚合与继承的一个常见原因是错误的把“Has-a”关系当作“Is-a”关系。如果两个类是“Has-a”关系那么应使用合成、聚合,如果是“Is-a”关系那么可使用继承。

迪米特法则

迪米特法则说的是一个对象应该对其它对象有尽可能少的了解。即只与你直接的朋友通信,不要跟陌生人说话。如果需要和陌生人通话,而你的朋友与陌生人是朋友,那么可以将你对陌生人的调用由你的朋友转发,使得某人只知道朋友,不知道陌生人。换言之,某人会认为他所调用的是朋友的方法。

以下条件称为朋友的条件:

当前对象本身。以参量的形式传入到当前对象方法中的对象。当前对象的实例变量直接引用的对象。当前对象的实例变量如果是一个聚集,那么聚集中的元素也都是朋友。任何一个对象,如果满足上面的条件之一,就是当前对象的朋友,否则就是陌生人。

迪米特法则的主要用意是控制信息的过载,在将其运用到系统设计中应注意以下几点:在类的划分上,应当创建有弱耦合的类。类之间的耦合越弱,就越有利于复用。在类的结构设计上,每一个类都应当尽量降低成员的访问权限。一个类不应当public自己的属性,而应当提供取值和赋值的方法让外界间接访问自己的属性。在类的设计上,只要有可能,一个类应当设计成不变类。在对其它对象的引用上,一个类对其它对象的引用应该降到最低。

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