第2章 面向对象设计原则

了解并应用面向对象的设计原则面向对象的设计原则是一系列的指导原则和规范，用于指导面向对象的软件设计过程。

这些原则可以帮助开发人员设计出易于理解、灵活、可扩展和可维护的软件系统。

下面将介绍并应用五个常用的面向对象的设计原则。

1.单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）：一个类应该有且仅有一个引起它变化的原因。

这个原则强调每个类应该只负责一项职责或功能。

如果一个类承担了过多的职责，那么它将变得难以维护和扩展。

例如，一个学生类应该只包含与学生相关的属性和方法，不应该处理与课程安排或成绩管理相关的功能。

2.开放封闭原则（Open-Closed Principle，OCP）：软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。

这意味着在修改软件实体时，不应该修改已有的代码，而是应该通过扩展其功能来实现变化。

通过遵循这个原则，可以使软件系统更加稳定，并且容易进行功能扩展。

例如，通过使用接口和抽象类，可以在不修改已有代码的情况下，通过新增实现来扩展功能。

3.里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）：子类型必须能够替换它们的父类型。

这个原则强调子类必须能够完全替代父类，并且不会影响程序的正确性。

任何可以接受父类型对象的地方，都可以使用子类型对象来替代。

如果一个子类需要修改父类的方法实现，那么它违反了里氏替换原则。

通过遵循这个原则，可以使软件系统具有良好的可扩展性和可维护性。

4.依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle，DIP）：高层模块不应该依赖于低层模块，它们应该依赖于抽象。

这个原则强调模块之间的依赖关系应该通过抽象来实现，而不是具体的实现。

高层模块和低层模块都应该依赖于抽象，从而实现了解耦和灵活性。

通过依赖注入和面向接口编程，可以实现依赖倒置原则。

5.接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）：客户端不应该依赖于它不需要的接口。

正如牛顿三大定律在经典力学中的位置一样，“开-闭”原则（Open-Closed Principle）是面向对象的可复用设计（Object Oriented Design或OOD）的基石。

其他设计原则（里氏代换原则、依赖倒转原则、合成/聚合复用原则、迪米特法则、接口隔离原则）是实现“开-闭”原则的手段和工具。

一、“开-闭”原则（Open-Closed Principle,OCP） 1.1“开-闭”原则的定义及优点1）定义：一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭( Software entities should be open for extension,but closed for modification.)。

即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。

2）满足“开-闭”原则的系统的优点a)通过扩展已有的软件系统，可以提供新的行为，以满足对软件的新需求，使变化中的软件系统有一定的适应性和灵活性。

b)已有的软件模块，特别是最重要的抽象层模块不能再修改，这就使变化中的软件系统有一定的稳定性和延续性。

c)这样的系统同时满足了可复用性与可维护性。

正如牛顿三大定律在经典力学中的位置一样，“开-闭”原则（Open-Closed Principle）是面向对象的可复用设计（Object Oriented Design或OOD）的基石。

其他设计原则（里氏代换原则、依赖倒转原则、合成/聚合复用原则、迪米特法则、接口隔离原则）是实现“开-闭”原则的手段和工具。

一、“开-闭”原则（Open-Closed Principle,OCP）1.1“开-闭”原则的定义及优点1）定义：一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭( Software entities should be open for extension,but closed for modification.)。

即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。

软件研发中的面向对象设计原则软件研发中的面向对象设计原则是指在开发过程中遵循的一系列规则和指导原则，旨在提高软件的质量、可维护性和可扩展性。

面向对象设计原则强调对象、类和其关系的重要性，通过合理的设计思路和方法来构建可靠且易于理解的软件系统。

本文将介绍软件研发中的面向对象设计原则，并探讨其在实际开发中的应用。

一、单一责任原则(Single Responsibility Principle)单一责任原则是面向对象设计中的基本原则之一，它要求一个类或模块只负责一项职责。

这意味着每个类应该有且只有一个引起变化的原因。

如果一个类承担了过多的职责，那么在需求变更时就会导致该类的变更风险增加，也会影响其他依赖于该类的模块。

因此，遵循单一责任原则可以提高代码的可维护性和可测试性。

在实际开发中，我们可以通过将职责聚合到不同的类中来遵循单一责任原则。

例如，在一个订单系统中，我们可以将订单管理和库存管理的职责分别分配给不同的类，以降低耦合度和提高系统的灵活性。

二、开闭原则(Open-Closed Principle)开闭原则是指软件实体(类、模块、函数等)应该对扩展开放，对修改关闭。

这意味着软件实体应该可以在不修改原有代码的情况下进行扩展。

通过遵循开闭原则，我们可以使系统更加稳定，更容易应对需求的变化。

在面向对象设计中，我们可以通过使用抽象类、接口和多态来遵循开闭原则。

通过定义抽象的接口或父类，我们可以让具体的子类实现不同的行为，从而实现对系统的扩展。

三、里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)里氏替换原则是指任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现，并且替换为子类不会对程序的正确性产生影响。

简单来说，子类应该能够替换掉父类并且可以正常工作，而不会引起意外或错误。

遵循里氏替换原则对于实现面向对象设计的继承关系非常重要。

通过遵循该原则，我们可以确保子类在替换父类时不会破坏程序的正确性，同时提高代码的可复用性。

一、单一职责原则（ＳＲＰ）就一个类而言，应该仅有一个引起它变化的原因。

软件设计真正要做的许多内容，就是发现职责并把那些职责相互分离。

测试驱动的开发实践常常会在设计出现臭味之前就迫使我们分离职责。

二、开闭原则（ＯＣＰ）软件实体（类、模块、函数）应该是可扩展的，但是不可修改的。

也就是说：对于扩展是开放的，对于更改是封闭的。

怎样可能在不改动模块源代码的情况下去更改它的行为呢？怎样才能在无需对模块进行改动的情况下就改变它的功能呢？关键是抽象！因此在进行面向对象设计时要尽量考虑接口封装机制、抽象机制和多态技术。

该原则同样适合于非面向对象设计的方法，是软件工程设计方法的重要原则之一。

三、替换原则（ＬＳＰ）子类应当可以替换父类并出现在父类能够出现的任何地方。

这个原则是Liskov于1987年提出的设计原则。

它同样可以从Bertrand Meyer 的DBC (Design by Contract〔基于契约设计〕) 的概念推出。

四、依赖倒置原则（ＤＩＰ）１、高层模块不应该依赖于低层模块。

二者都应该依赖于抽象。

２、抽象不应该依赖于细节。

细节应该依赖于抽象。

在进行业务设计时，与特定业务有关的依赖关系应该尽量依赖接口和抽象类，而不是依赖于具体类。

具体类只负责相关业务的实现，修改具体类不影响与特定业务有关的依赖关系。

在结构化设计中，我们可以看到底层的模块是对高层抽象模块的实现（高层抽象模块通过调用底层模块），这说明，抽象的模块要依赖具体实现相关的模块，底层模块的具体实现发生变动时将会严重影响高层抽象的模块，显然这是结构化方法的一个"硬伤"。

面向对象方法的依赖关系刚好相反，具体实现类依赖于抽象类和接口。

五、接口分离原则（ＩＳＰ）采用多个与特定客户类有关的接口比采用一个通用的涵盖多个业务方法的接口要好。

ISP原则是另外一个支持诸如COM等组件化的使能技术。

缺少ISP，组件、类的可用性和移植性将大打折扣。

掌握并应用面向对象设计的原则面向对象设计（Object Oriented Design，简称OOD）是软件开发中的一种设计思想和方法，它强调将真实世界中的问题抽象为对象，并通过对象间的交互实现功能。

面向对象设计的原则是指在进行面向对象设计时应该遵循的一些基本准则，它们有助于提高代码的可维护性、可扩展性和可复用性。

本文将介绍几个掌握并应用面向对象设计的原则。

一、单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）单一职责原则是指一个类应该只有一个引起它变化的原因。

换句话说，一个类应该只负责一项任务或功能。

这样做的好处是当需求变化时，只需要修改与变化相关的类，而不会影响其他类的代码。

这样可以提高代码的可维护性和可复用性。

举例来说，我们有一个名为"Student"的类，它负责管理学生的信息和成绩。

如果我们将学生的成绩计算功能也放在这个类中，那么当成绩计算规则发生变化时，我们就需要修改"Student"类的代码。

为了遵循单一职责原则，我们应该将成绩计算封装在一个独立的类中，而"Student"类只负责管理学生的信息。

二、开放封闭原则（Open Closed Principle，OCP）开放封闭原则是指一个软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改封闭。

换句话说，应该通过扩展现有代码的方式来适应新的需求，而不是修改已有的代码。

这样可以降低代码的风险，减少引入新问题的可能性。

为了遵循开放封闭原则，我们可以利用继承、接口、多态等特性编写可扩展的代码。

例如，我们有一个名为"Shape"的基类，它具有一个计算面积的方法。

当我们需要添加一个新的形状时，只需创建一个新的子类，并重写计算面积的方法即可，而无需修改已有的代码。

三、里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）里氏替换原则是指子类对象能够替换其父类对象，而程序的行为不发生变化。

面向对象设计的三大原则，理解并能举例
面向对象编程设计有三大原则，分别是封装（Encapsulation）、继承（Inheritance）和多态（Polymorphism）。

1. 封装（Encapsulation）：封装是将数据和相关行为（方法）
组合在一个类中，以实现隐藏内部实现细节的原则。

通过封装，可以将一组数据和对它们的操作封装在一个类中，对外部只暴露必要的接口，隐藏了实现的细节，提高了代码的安全性和可维护性。

例如，一个汽车类可以封装了颜色、品牌、速度等变量和加速、刹车等方法，对外只提供加速和刹车的接口，而隐藏了内部细节。

2. 继承（Inheritance）：继承是指创建一个新类（子类）从已
有的类（父类）中继承属性和方法的过程。

子类可以通过继承父类的特性来扩展和增强功能，并且可以重用已有的代码。

例如，有一个动物类，定义了一些公共属性和方法，然后创建了狗类和猫类继承动物类，狗类和猫类就可以共享动物类的一些功能，同时可以根据需要添加自己的特定功能。

3. 多态（Polymorphism）：多态是指同一类对象在不同情况下
可以表现出不同的行为。

对象多态性使用继承和接口实现，通过动态绑定和方法重写，允许不同的对象对同一个方法做出不同的响应。

例如，一个动物类中有一个叫声的方法，猫类和狗类都继承了动物类，并重写了叫声的方法，当通过调用叫声方法时，猫和狗的叫声不同，实现了多态性。

这三个原则是面向对象设计的基石，有助于实现代码的可重用性、可扩展性和灵活性。

面向对象程序设计之设计原则与方法面向对象程序设计是一种先进的程序设计范式，关键在于建立一个具有自主行为和自我描述能力的程序体系结构，它可以非常自然的模拟现实世界中的对象和关系，提升程序的可读性、可扩展性和可维护性，其重要性不言而喻。

在面向对象的程序设计中，设计原则和设计方法是非常重要的，以下是我对其的理解和分析。

一、设计原则设计原则是设计过程中最重要的指导方针。

它可以帮助开发人员做出更好的设计决策，确保程序具有高内聚性和低耦合性，以此提高程序的可扩展性、可维护性和可重用性。

下面是一些常用的面向对象设计原则：1. 单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）单一职责原则是指一个类、模块或者函数只负责一项任务。

这样做可以降低类的复杂度，提高代码的可读性，方便代码的维护和修改。

2. 开放-封闭原则（Open-Closed Principle，OCP）开放-封闭原则是指一个软件实体（类、模块或函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。

也就是说，在不修改现有代码的情况下，可以通过增加新的代码来扩展软件的功能。

3. 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）里氏替换原则是指如果一个软件实体使用了另一个软件实体，那么它们应该是可以互换的。

也就是说，子类可以替换父类出现在程序中的任何地方，并保证程序的功能正确性。

4. 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle，DIP）依赖倒置原则是指高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖抽象。

同时，抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象。

这样做可以降低模块之间的耦合度，提高代码的可维护性和可重用性。

5. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）接口隔离原则是指一个类不应该依赖一个它不需要的接口。

也就是说，一个接口应该只提供它的客户端需要的方法，而不应该强迫它们实现它们不需要的方法。

面向对象设计的基本原则和模式面向对象设计是一种软件开发的方法论，它将现实世界中的事物抽象成对象，然后通过对象之间的交互来完成软件系统的设计和开发。

面向对象设计的基本原则和模式是其核心，它们是设计和开发高质量、可维护、可扩展软件系统的基石。

本文将会首先介绍面向对象设计的基本原则，然后再介绍面向对象设计的基本模式。

一、面向对象设计的基本原则面向对象设计的基本原则是一些通用的、普遍适用的软件设计规则，它们有助于设计出高质量、可维护、可扩展的软件系统。

下面是面向对象设计的基本原则：1.单一责任原则(SRP)单一责任原则是面向对象设计的一个基本原则，它规定一个类应该只有一个引起它变化的原因。

换句话说，一个类应该只有一个职责。

这样可以降低类的复杂度，使得类更容易理解、维护和重用。

2.开放-封闭原则(OCP)开放-封闭原则是指一个软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改封闭。

这意味着当需要改变一个软件实体的行为时，不应该修改它的源代码，而是应该通过扩展它来实现。

3.里氏替换原则(LSP)里氏替换原则是指一个子类型（派生类）必须能够替换掉它的父类型（基类）而不影响系统的功能性和可靠性。

这意味着一个接口实现的任何地方都可以被子类型替换。

4.依赖倒置原则(DIP)依赖倒置原则是指高层模块不应该依赖于低层模块，二者都应该依赖于抽象。

具体来说就是，抽象不应该依赖于细节，而细节应该依赖于抽象。

5.接口隔离原则(ISP)接口隔离原则是指一个类不应该依赖它不需要的接口，换句话说，一个类应该尽可能多地使用它所需要的接口，而不是多余的接口。

6.迪米特原则(LoD)迪米特原则是指一个对象应该尽可能少地了解其他对象，它应该只与其直接的朋友通信。

这可以降低对象之间的耦合度，使得系统更易于维护和扩展。

以上就是面向对象设计的基本原则，它们是设计和开发高质量、可维护、可扩展软件系统的重要指导。

下面我们将介绍面向对象设计的基本模式。

第2面向对象设计原则第2个面向对象设计原则是开放封闭原则（Open-Closed Principle，OCP）。

该原则由Bertrand Meyer于1988年提出，指导面向对象系统的设计。

开放封闭原则的核心思想是软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。

也就是说，当需求变化时，我们应该尽量通过扩展现有代码来应对新需求，而不是改动已有代码。

为什么我们要遵循开放封闭原则呢？因为当我们频繁修改现有代码时，容易引发一系列问题。

首先，修改现有代码可能会导致其它部分的功能出现错误。

在复杂的系统中，各个模块之间可能存在相互依赖的关系，一处的改动可能会引发其它模块的问题。

这样会增加测试和调试的难度，降低系统的稳定性。

其次，修改现有代码也违背了单一职责原则（SingleResponsibility Principle，SRP）。

如果一个类负责多个功能，当我们修改其中一个功能时，要小心不引入对其它功能的影响。

而符合开放封闭原则的代码，应该是功能单一的模块，修改其中一个功能时只需要修改对应的模块即可。

最重要的是，频繁修改现有代码会增加开发成本。

在大型软件项目中，代码通常由多人协作编写，如果每个人都频繁修改现有代码，那么代码版本控制、合并和测试等工作将变得非常复杂和耗时。

那么，如何遵循开放封闭原则呢？首先，我们需要对可能发生变化的部分进行抽象和封装。

比如，定义抽象类或接口来描述一组相关的功能，具体实现类可以根据需要进行扩展和修改。

其次，通过多态的手段来替代条件语句。

当我们需要根据不同的情况执行不同的代码逻辑时，不应该使用大量的if-else或switch-case语句。

而是应该使用面向对象的多态特性，通过继承和重写来实现代码的灵活扩展。

再次，使用设计模式来增强代码的可扩展性。

设计模式是一套经过实践验证的最佳实践，可以用于解决特定的问题。

比如，装饰器模式可以用于在不修改原有代码的情况下为对象增加新的行为，观察者模式可以用于实现对象间的松耦合。

⾯向对象设计5⼤基本原则⾯向对象设计模式有5⼤基本原则：单⼀职责原则、开发封闭原则、依赖倒置原则、接⼝隔离原则、Liskov替换原则。

1、单⼀职责原则(SRP)： 1.1，SRP(Single Responsibilities Principle)的定义：就⼀个类⽽⾔，应该仅有⼀个引起它变化的原因。

简⽽⾔之，就是功能要单⼀。

1.2，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，⼀个职责的变化可能会削弱或者抑制这个类完成其它职责的能⼒。

这种耦合会导致脆弱的设计，当变化发⽣时，设计会遭受到意想不到的破坏。

1.3，软件设计真正要做的许多内容，就是发现职责并把那些职责相互分离。

⼩结：单⼀职责原则可以看做是低耦合、⾼内聚在⾯向对象原则上的引申，将职责定义为引起变化的原因，以提⾼内聚性来减少引起变化的原因。

职责过多，可能引起它变化的原因就越多，这样导致职责依赖，相互之间就会产⽣原因，⼤⼤损伤其内聚性和耦合度。

2、开放-封闭原则(OCP)： 2.1，OCP(Open-Close Principle)的定义：就是说软件实体(类，⽅法等等)应该可以扩展，但是不能修改。

它是软件设计中也是最重要的⼀种设计原则。

2.2，OCP的两个特征： 2.2.1> 对于扩展是开放的。

2.2.2> 对于修改是封闭的。

2.3，什么时候应⽤OCP原则呢？ 在我们最初编写代码时，假设变化不会发⽣，当变化发⽣时，我们就创建抽象(⽐如抽象类，接⼝等等)来隔离以后发⽣的同类变化。

2.4，开放-封闭原则是⾯向对象设计的核⼼所在。

遵循这个原则可以带来⾯向对象技术所声称的巨⼤好处，也就是可维护，可扩展，可复⽤，灵活性好。

开发⼈员应该仅对程序中呈现出频繁变化的那些部分做出抽象，然⽽，对于应⽤程序中的每个部分都刻意地进⾏抽象同样不是⼀个好主意。

拒绝不成熟的抽象和抽象本⾝⼀样重要。

2.5，OCP的UML图：⼩结：开放封闭原则是⾯向对象设计的核⼼所在。