第5章 面向对象的设计原则

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。

面向对象设计六大原则面向对象设计的原则是面向对象思想的提炼，它比面向对象思想的核心要素更具可操作性，但与设计模式相比，却又更加的抽象，是设计精神要义的抽象概括。

形象地将，面向对象思想像法理的精神，设计原则则相对于基本宪法，而设计模式就好比各式各样的具体法律条文了。

面向对象设计原则有6个：开放封闭原则，单一职责原则，依赖倒置原则，Liskov替换原则，迪米特法则和接口隔离原则或合成/聚合复用原则（不同资料略有不同，这里对7个都做了整理）。

1单一职责原则(Single Responsibility Principle SRP)There should never be more than one reason for a class to change.什么意思呢？所谓单一职责原则就是一个类只负责一个职责，只有一个引起变化的原因。

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，一个职责的变化会削弱或抑制这个类完成其他职责的能力，这个耦合会导致脆弱的设计。

软件设计真正要做的许多内容，就是发现职责并把这些职责相互分离；如果能够想到多于一个动机去改变一个类，那么这个类就具有多于一个职责，就应该考虑类的分离。

以调制解调器为例如下图：从上述类图里面我们发现有四个方法Dial(拨通电话)，Hangup(挂电话)，Receive(收到信息)，Send(发送信息)，经过分析不难判断出，实际上Dial(拨通电话)和Hangup(挂电话)是属于连接的范畴，而Receive(收到信息)和Send(发送信息)是属于数据传送的范畴。

这里类包括两个职责，显然违反了SRP。

这样做有潜在的隐患，如果要改变连接的方式，势必要修改Modem，而修改Modem 类的结果导致凡事依赖Modem类可能都需要修改，这样就需要重新编译和部署，不管数据传输这部分是否需要修改。

因此要重构Modem类，从中抽象出两个接口，一个专门负责连接，另一个专门负责数据传送。

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。

面向对象设计方法原则
以下是面向对象设计方法的原则：
1. 单一职责原则（SRP）：每个对象或类都应该只有一个责任。

2. 开放封闭原则（OCP）：软件实体应该是可扩展的，但是不可修改的。

3. 里氏替换原则（LSP）：子类对象必须能够替换基类对象并
且行为一致。

4. 接口隔离原则（ISP）：不应该强迫任何类实现它不需要使
用的方法。

5. 依赖倒置原则（DIP）：高层次的模块不应该依赖于底层次
的模块，而是依赖于抽象。

6. 组合/聚合复用原则（CARP）：尽可能使用组合/聚合而不
是继承来实现复用。

7. 最少知识原则（LKP）：一个对象应该只知道与其交互的对象的最少信息。

这些原则可以帮助我们实现松耦合、可扩展、易维护、易测试的面向对象设计。

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。

面向对象七大设计原则1、开闭原则2、里氏替换原则3、单一职责原则4、接口隔离原则5、依赖倒置原则6、迪米特原则7、组合/聚合复用原则知识点关联学习面向对象的设计模式，是深入面向对象思想的钥匙，通过大师级的微妙案例，我们可以开阔自己的认知。

在学习面向对象设计七大原则之前，我们要对基本的封装、继承、多态思想有足够的了解，对抽象类和接口也要有足够的编码能力，因为设计模式是以上知识点的综合应用。

另外，在接触具体的设计模式之前，面向对象的七大设计原则会让你知道，设计模式出现的必然性和意义所在。

1、每一种设计思想的精准含义，具体如下：先从整体认识这七种设计思想。

一、开闭原则：这一条放在第一位来理解，它的含义是对扩展开放，对修改关闭。

解释一下就是，我们写完的代码，不能因为需求变化就修改。

我们可以通过新增代码的方式来解决变化的需求。

当然，这是一种理想的状态，在现实中，我们要尽量的缩小这种修改。

再解释一下这条原则的意义所在，我们采用逆向思维方式来想。

如果每次需求变动都去修改原有的代码，那原有的代码就存在被修改错误的风险，当然这其中存在有意和无意的修改，都会导致原有正常运行的功能失效的风险，这样很有可能会展开可怕的蝴蝶效应，使维护工作剧增。

说到底，开闭原则除了表面上的可扩展性强以外，在企业中更看重的是维护成本。

所以，开闭原则是设计模式的第一大原则，它的潜台词是：控制需求变动风险，缩小维护成本。

以下几种原则，都是为此原则服务的。

二、里氏替换选择：此原则的含义是子类可以在任何地方替换它的父类。

解释一下，这是多态的前提，我们后面很多所谓的灵活，都是不改变声明类型的情况下，改变实例化类来完成的需求变更。

当然，继承的特性看似天然就满足这个条件。

但这里更注重的是继承的应用问题，我们必须保证我们的子类和父类划分是精准的。

里氏替换原则的潜台词是：尽量使用精准的抽象类或者接口。

三、单一职责原则：单一职责的含义是：类的职责单一，引起类变化的原因单一。

面向对象的5个基本设计原则：单一职责原则（Single-Resposibility Principle）其核心思想为：一个类，最好只做一件事，只有一个引起它的变化。

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，这将导致职责依赖，相互之间就产生影响，从而大大损伤其内聚性和耦合度。

通常意义下的单一职责，就是指只有一种单一功能，不要为类实现过多的功能点，以保证实体只有一个引起它变化的原因。

专注，是一个人优良的品质；同样的，单一也是一个类的优良设计。

交杂不清的职责将使得代码看起来特别别扭牵一发而动全身，有失美感和必然导致丑陋的系统错误风险。

开放封闭原则（Open-Closed principle）其核心思想是：软件实体应该是可扩展的，而不可修改的。

也就是，对扩展开放，对修改封闭的。

开放封闭原则主要体现在两个方面1、对扩展开放，意味着有新的需求或变化时，可以对现有代码进行扩展，以适应新的情况。

2、对修改封闭，意味着类一旦设计完成，就可以独立完成其工作，而不要对其进行任何尝试的修改。

实现开开放封闭原则的核心思想就是对抽象编程，而不对具体编程，因为抽象相对稳定。

让类依赖于固定的抽象，所以修改就是封闭的；而通过面向对象的继承和多态机制，又可以实现对抽象类的继承，通过覆写其方法来改变固有行为，实现新的拓展方法，所以就是开放的。

“需求总是变化”没有不变的软件，所以就需要用封闭开放原则来封闭变化满足需求，同时还能保持软件内部的封装体系稳定，不被需求的变化影响。

Liskov替换原则（Liskov-Substituion Principle）其核心思想是：子类必须能够替换其基类。

这一思想体现为对继承机制的约束规范，只有子类能够替换基类时，才能保证系统在运行期内识别子类，这是保证继承复用的基础。

在父类和子类的具体行为中，必须严格把握继承层次中的关系和特征，将基类替换为子类，程序的行为不会发生任何变化。

面向对象编程的程序设计原则面向对象编程（Object-Oriented Programming，简称OOP）是一种程序设计范式，它将程序中的数据和操作封装成对象，并通过对象之间的交互来实现功能。

OOP的设计原则是为了确保程序的可维护性、可扩展性和可复用性。

本文将介绍面向对象编程的程序设计原则，并探讨如何在实际开发中应用这些原则。

一、单一职责原则（Single Responsibility Principle）单一职责原则要求一个类只负责一项功能或职责。

这样做可以提高类的内聚性，减少类的复杂度，使得类更易于理解和维护。

如果一个类承担了多个职责，那么当其中一个职责发生变化时，可能会影响其他职责，从而导致代码的脆弱性和不稳定性。

因此，在设计类时应符合单一职责原则，将不同的功能分别封装在不同的类中。

二、开放封闭原则（Open-Closed Principle）开放封闭原则要求一个软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改封闭。

也就是说，当需求发生变化时，我们应该通过扩展现有的实体来实现变化，而不是直接修改已有的代码。

这样做可以避免影响既有的正常功能，提高代码的可维护性和可复用性。

可以通过抽象和接口来实现开放封闭原则，通过多态来实现对扩展的支持。

三、Liskov替换原则（Liskov Substitution Principle）Liskov替换原则要求程序中的对象应该是可以在不改变程序正确性的前提下被它们的子类所替换的。

换句话说，子类必须能够替代它们的父类。

遵守Liskov替换原则可以提高程序的可靠性和可扩展性。

当子类替换父类时，不影响原有的程序逻辑，而且可以通过子类的扩展来增加新的功能。

四、依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle）依赖倒置原则要求高层模块不应该依赖于低层模块，两者都应该依赖于抽象。

也就是说，模块间的依赖关系应该通过抽象发生，而不是通过具体类之间的直接引用发生。