面向对象设计原则

​ 前言：对于面向对象软件系统的设计而言，如何同时提高一个软件系统的可维护性和可复用性是面向对象设计需要解决的核心问题之一。面向对象设计原则为支持可维护性和可复用而诞生，这些原则蕴含在很多设计模式中，它们是从许多设计方案中总结出的指导性原则。

​ 本文将介绍最常见的7种面向对象设计原则：单一职责原则、开闭原则、里氏代换原则、依赖倒转原则、接口隔离原则、合成复用原则和迪米特法则。

一、单一职责原则

1、定义

单一职责原则（Single Responsibility Principle, SRP）：一个类只负责一个功能领域中的相应职责。

​ 单一职责原则告诉我们：一个类不能太“累”！在软件系统中，一个类（大到模块，小到方法）承担的职责越多，它被复用的可能性就越小。

2、使用关键

​ 单一职责原则是实现高内聚、低耦合的指导方针，它是最简单但又最难运用的原则，需要设计人员发现类的不同职责并将其分离，而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关实践经验。

二、开闭原则

1、定义

​ 开闭原则（Open-Closed Principle, OCP）：一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭。即软件实体应尽量在不修改原有代码的情况下进行扩展。

​ 在开闭原则的定义中，软件实体可以指一个软件模块、一个由多个类组成的局部结构或一个独立的类。

2、使用关键

​ 为了满足开闭原则，需要对系统进行抽象化设计，抽象化是开闭原则的关键。在Java、C#等编程语言中，可以为系统定义一个相对稳定的抽象层，而将不同的实现行为移至具体的实现层中完成。在很多面向对象编程语言中都提供了接口、抽象类等机制，可以通过它们定义系统的抽象层，再通过具体类来进行扩展。如果需要修改系统的行为，无须对抽象层进行任何改动，只需要增加新的具体类来实现新的业务功能即可，实现在不修改已有代码的基础上扩展系统的功能，达到开闭原则的要求。

三、里氏代换原则

1、定义

​ 里氏代换原则（Liskov Substitution Principle, LSP）：所有引用基类（父类）的地方必须能透明地使用其子类的对象。

​ 里氏代换原则告诉我们，在软件中将一个基类(父类)对象替换成它的子类对象，程序将不会产生任何错误和异常，反过来则不成立。

2、使用关键

​ 里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一，由于使用父类对象的地方都可以使用子类对象，因此在程序中尽量使用父类类型来对对象进行定义，把父类设计为抽象类或者接口，让子类继承父类或实现父接口，并实现在父类中声明的方法，运行时，子类实例替换父类实例，我们可以很方便地扩展系统的功能，同时无须修改原有子类的代码，增加新的功能可以通过增加一个新的子类来实现。

四、依赖倒转原则

1、定义

​ 依赖倒转原则（Dependency Inversion Principle, DIP）：抽象不应该依赖于细节，细节应当依赖于抽象。换言之，要针对接口编程，而不是针对实现编程。

2、使用关键

​ 依赖倒转原则要求我们在程序代码中传递参数时或在关联关系中，尽量引用层次高的抽象层类，即使用接口和抽象类进行变量类型声明、参数类型声明、方法返回类型声明，以及数据类型的转换等，而不要用具体类来做这些事情。

​ 在实现依赖倒转原则时，我们需要针对抽象层编程，而将具体类的对象通过依赖注入(DependencyInjection, DI)的方式注入到其他对象中，依赖注入是指当一个对象要与其他对象发生依赖关系时，通过抽象来注入所依赖的对象。常用的注入方式有三种，分别是：构造注入，设值注入（Setter注入）和接口注入。这些方法在定义时使用的是抽象类型，在运行时再传入具体类型的对象，由子类对象来覆盖父类对象。

五、接口隔离原则

1、定义

​ 接口隔离原则（Interface Segregation Principle, ISP）：使用多个专门的接口，而不使用单一的总接口，即客户端不应该依赖那些它不需要的接口。

2、使用关键

​ 根据接口隔离原则，当一个接口太大时，我们需要将它分割成一些更细小的接口。每一个接口应该承担一种相对独立的角色，不该干的事不干，该干的事都要干。在使用接口隔离原则时，我们需要注意控制接口的粒度，接口不能太小，如果太小会导致系统中接口泛滥，不利于维护；接口也不能太大，太大的接口将违背接口隔离原则，灵活性较差，使用起来很不方便。一般而言，接口中仅包含为某一类用户定制的方法即可，不应该强迫客户依赖于那些它们不用的方法。

​ 接口隔离也符合单一职责原则。

六、合成复用原则

1、定义

合成复用原则（Composite Reuse Principle, CRP）：尽量使用对象组合，而不是继承来达到复用的目的。

​ 合成复用原则又称为组合/聚合复用原则(Composition/Aggregate Reuse Principle, CARP)。

​ 合成复用原则就是在一个新的对象里通过关联关系（包括组合关系和聚合关系）来使用一些已有的对象，使之成为新对象的一部分；新对象通过委派调用已有对象的方法达到复用功能的目的。

​ 在面向对象设计中，有两种复用方法，即通过组合/聚合关系或通过继承，但首先应该考虑使用组合/聚合，组合/聚合可以使系统更加灵活，降低类与类之间的耦合度；其次才考虑继承，在使用继承时，需要严格遵循里氏代换原则，继承复用会破坏系统的封装性，因为继承会将基类的实现细节暴露给子类。所以组合关系复用也称为“黑箱复用”，继承关系复用称为“白箱复用”。

2、使用关键

​ 一般而言，如果两个类之间是“Has-A”的关系应使用组合或聚合，如果是“Is-A”关系可使用继承。"Is-A"是严格的分类学意义上的定义，意思是一个类是否是另一个类的"一种"；而"Has-A"则不同，它表示某一个角色具有某一项责任。简言之：复用时要尽量使用组合/聚合关系（关联关系），少用继承。

七、迪米特法则

1、定义

迪米特法则（Law of Demeter, LoD）：一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用。

​ 迪米特法则又称为最少知识原则(LeastKnowledge Principle, LKP)。

​ 迪米特法则可降低系统的耦合度，使类与类之间保持松散的耦合关系。

2、使用关键

​ 迪米特法则要求我们在设计系统时，应该尽量减少对象之间的交互，如果一定要交互，可以通过引入一个合理的第三者来降低现有对象之间的耦合度。

​ 在类的划分上，应当尽量创建松耦合的类，类之间的耦合度越低，就越有利于复用，一个处在松耦合中的类一旦被修改，不会对关联的类造成太大波及；在类的结构设计上，每一个类都应当尽量降低其成员变量和成员函数的访问权限；在类的设计上，尽量将类型定义为不变类；在对其他类的引用上，一个对象对其他对象的引用应当降到最低。