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面向对象的五大基本设计原则:SOLID

热度:86   发布时间:2023-12-05 15:42:04.0

什么是设计原则?

?向对象过程中,前辈?咖们推荐的?些 指导性原则 ,遵循这些原则可以让你的设计更有竞争力。

S.O.L.I.D 是面向对象设计(OOD)的头五大基本原则的首字母缩写,由俗称「鲍勃大叔」的 Robert C. Martin 

提出。这些原则,结合在一起能够方便程序员开发易于维护和扩展的软件,也让开发人员轻松避免代码异味,易于重构代码,

也是敏捷或自适应软件开发的一部分。

注意:这只是一篇“欢迎来到S.O.L.I.D”的简单介绍文章,它只是揭示了S.O.L.I.D是什么。

S.O.L.I.D代表什么:

虽然缩略词展开后看似复杂,但其实非常容易掌握。

S – 单一职责原则
O – 开放封闭原则
L – 里氏替换原则
I – 接口隔离原则
D – 依赖倒置原则
让我们来单独看看每个原则,来理解为什么 S.O.L.I.D 能帮助我们成为更优秀的开发人员。

五大基本原则:

一、单?职责原则(SRPSingle Responsibility Principle

背景:

单?职责原则,SRP?称单?功能原则,?向对象五个基本原则(SOLID)之?。它规定?个类应
该只有?个发?变化的原因。该原则由罗伯特·C·?丁(Robert C. Martin)于《敏捷软件开发:原
则、模式和实践》?书中给出的。
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定义:
1.?个模块只负责?件事。
2.?个类只负责?件事。
3.?个?法只负责?件事。
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如何遵守单?职责原则:
1.定义抽象?类 or ?类虚?法
2.?类继承后重写,不同的实现
何时遵循?何时不遵守?
1.类型逻辑?够简单,?法?够少,可以不遵守
2.类型复杂,?法很多,?定要遵循单?职责原则
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单?职责的优缺点:
优点
1,每个类相对简单,只负责??的事情。
2.需求变更时,只修改变更类,其他类不受影响。
缺点
1.代码量会有所增加
2.解读代码成本增加
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单?职责的不同层?:
1.以?法为单位
?个?法只负责?件事 ?法中可以封装成?个新?法的,就封装成?个新?法
2.以类为单位
?个类只负责?件事
不属于该类的内容,创建新的类去封装
3.以模块 / 项?为单位
?个模块 / 项?只负责?件事
不属于该模块的内容,交由属于的模块去负责
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常?违背单?职责场景:
1.在?法中出现多个分?,分别去执?各?的逻辑,功能虽然可以实现。
2.但如果需求变更,就会?常的不稳定。
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实例:不同动物的叫声处理,喊叫?法中多个分?,还是不同类不同喊叫?法。

二、??替换原则(LSPLiskov Substitution Principle

背景:
??替换原则, LSP 作为 OO 的?层原则,主张使? 抽象 (Abstraction)” 多态 (Polymorphism)”
设计中的静态结构改为动态结构,维持设计的封闭性。 抽象 是语?提供的功能。 多态 由继承语
义实现。
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定义:
1.任何使?基类的地?,都可以安全的去使?其?类。
2.?类有的内容,?类必须有【类的强继承】
3.如果?类出现了?类不应该有的内容,那么就应该断开两个类的继承关系 。然后,重新创建新的
?类,包含?类该拥有的内容
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?类必须有??的?为和特征:
1.?类已经实现的内容,?类不要再写【 不要使? new 关键词隐藏?类?法
2.如果?类希望可以重写?类?法,?类?法? abstruct virtual 修饰
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实例:游戏??中的攻击?法,不能被不能攻击的?类继承。

三、依赖倒置原则(DIPDependence Inversion Principle

背景:
依赖倒置原则( Dependence Inversion Principle )是程序要依赖于抽象接?,不要依赖于具体实
现。简单的说就是要求对抽象进?编程,不要对实现进?编程,这样就降低了客户与实现模块间的
耦合。
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定义:
?层模块不应该依赖于低层模块,两者应该 依赖抽象 ,?不是依赖细节。
?层:?法调??
底层:被调??
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?向抽象编程:
1.属性、字段、?法参数、返回值,?切都尽量使?抽象【类 / 接?】
2.抽象不变,?层就不变
3.抽象?般是稳定的,低层的扩展变化不会影响到?层,低层就可以横向的?由扩展,架构稳定
80% 的设计模式跟抽象有关
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抽象的好处:
1.?个?法可以满?不同类型的参数传?
2.?持动态扩展,只要是实现了这个抽象,不需要修改上层
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实例:学?类实现不同?机的使??法,学?依赖?机,新?机出现时,学?类也要更新新?法。
不同的?机应该依赖抽象(?机),学?类也应该依赖于抽象(?机?户)

四、接?隔离原则(ISPInterface Segregation Principle

背景:
客户端不应该依赖它不需要的接?。?个类对另?个类的依赖应该建?在最?的接?上。
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定义:
1.使?多个专?的接??使?单?的总接?要好,但也不建议?个接?只对应?个?法。
2.?个类对另外?个类的依赖性应当是建?在 最?的接? 上的。
3.?个接?代表?个??,不应当将不同的??都交给?个接?。没有关系的接?合并在?起,
形成?个臃肿的?接?,这是对??和接?的污染。
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接?的正确定义:
1.既不能??全,也建议不能?个接??个?法
2.应该按照功能的密不可分来定义接?
3.应该是动态的,随业务变化?变化,设计的时候要留好提前量,避免抽象的变化
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实例:?机的核?功能就是打电话和发短信,拍照、上?等其他功能的接?,不要被?机所依赖。 参看 .Net 类中的接?的设计与实现

五、开闭原则(OCPOpen Closed Principle)【总则】

背景:
在?向对象编程领域中,开闭原则规定 软件中的对象(类,模块,函数等等)应该对于扩展是开
放的,但是对于修改是封闭的 ,这意味着?个实体是允许在不改变它的源代码的前提下变更它的
?为。该特性在产品化的环境中是特别有价值的,在这种环境中,改变源代码需要代码审查,单元
测试以及诸如此类的?以确保产品使?质量的过程。遵循这种原则的代码在扩展时并不发?改变,
因此?需上述的过程。
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定义:
对扩展开放,对修改关闭
扩展:添加新代码(类)
修改:修改原代码(类)
开闭原则是?个?标,没有任何?段,?被称为总则。
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为什么要遵循开闭原则:
?向对象语?是静态语?,最害怕变化,因为会波及很多东?。
最理想的就是新增类,对原代码没有改动,原有代码才是可信的。
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遇到需求变更该怎么办呢:
直接修改现有?法(最不可取)
增加?法(稍好?些)
增加类 (那更好啦)
增加类库 / 框架(那最好啦)

其他原则:

一、迪?特原则(LKPLeast Knowledge Principle

背景:
迪?特法则( Law of Demeter )?叫作最少知识原则( Least Knowledge Principle 简写 LKP ),
?个类对于其他类知道的越少越好,就是说?个对象应当对其他对象有尽可能少的了解,只和朋友
通信,不和陌??说话。
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定义:
?个对象应该对其他对象保持 最少的了解 ,只与直接朋友进?通信。
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类与类之间的关系:
纵向:继承关系
横向:聚合、组合、关联、 依赖 「出现在?法内部」
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?内聚、低耦合
降低耦合度的?法
1. 少使?类的继承,多?接?隐藏实现的细节。
2. 模块的功能化分尽可能的单?,道理也很简单,功能单?的模块供其它模块调?的机会就少。(其
实这是?内聚的?种说法,?内聚低耦合?般同时出现)。
3. 遵循?个定义只在?个地?出现。
4. 少使?全局变量。
5. 类属性和?法的声明少? public ,多? private 关键字。
6. 多?设计模式,?如采? MVC 的设计模式就可以降低界?与业务逻辑的耦合度。
7. 尽量不? 硬编码 的?式写程序,同时也尽量避免直接? SQL 语句操作数据库。
8. 最后当然就是避免直接操作或调?其它模块或类(内容耦合);如果模块间必须存在耦合,原则上
尽量使?数据耦合,少?控制耦合,限制公共耦合的范围,避免使?内容耦合。
增强内聚度?法
1. 模块只对外暴露最?限度的接?,形成最低的依赖关系。
2. 只要对外接?不变,模块内部的修改,就不得影响其他模块。
3. 删除?个模块,应当只影响有依赖关系的其他模块,?不应该影响其他?关部分。
4.通过降低访问修饰符权限,减少联系,减少耦合
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实例:学校介绍 -> 班级介绍 -> 学?介绍,两两联系,学校不要与学?直接联系

二、合成复用原则(CRP: Composite Reuse Principle)

合成复用原则就是指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其已有功能的目的。

又叫组合/聚合复用原则(Composition/Aggregate Reuse Principle,CARP)。

它要求在软件复用时,要尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现,其次才考虑使用继承关系来实现。

简言之:要尽量使用组合/聚合关系,少用继承。

合成复用原则的重要性:

通常类的复用分为继承复用和合成复用两种,继承复用虽然有简单和易实现的优点,但它也存在以下缺点。
  1. 继承复用破坏了类的封装性。因为继承会将父类的实现细节暴露给子类,父类对子类是透明的,所以这种复用又称为“白箱”复用。
  2. 子类与父类的耦合度高。父类的实现的任何改变都会导致子类的实现发生变化,这不利于类的扩展与维护。
  3. 它限制了复用的灵活性。从父类继承而来的实现是静态的,在编译时已经定义,所以在运行时不可能发生变化。

采用组合或聚合复用时,可以将已有对象纳入新对象中,使之成为新对象的一部分,新对象可以调用已有对象的功能,它有以下优点。
  1. 它维持了类的封装性。因为成分对象的内部细节是新对象看不见的,所以这种复用又称为“黑箱”复用。
  2. 新旧类之间的耦合度低。这种复用所需的依赖较少,新对象存取成分对象的唯一方法是通过成分对象的接口。
  3. 复用的灵活性高。这种复用可以在运行时动态进行,新对象可以动态地引用与成分对象类型相同的对象。

合成复用原则的实现方法:

合成复用原则是通过将已有的对象纳入新对象中,作为新对象的成员对象来实现的,新对象可以调用已有对象的功能,从而达到复用。

下面以汽车分类管理程序为例来介绍合成复用原则的应用。

【例1】汽车分类管理程序。

分析:汽车按“动力源”划分可分为汽油汽车、电动汽车等;按“颜色”划分可分为白色汽车、黑色汽车和红色汽车等。如果同时考虑这两种分类,其组合就很多。图 1 所示是用继承关系实现的汽车分类的类图。
 

用继承关系实现的汽车分类的类图
图1 用继承关系实现的汽车分类的类图


从图 1 可以看出用继承关系实现会产生很多子类,而且增加新的“动力源”或者增加新的“颜色”都要修改源代码,这违背了开闭原则,显然不可取。但如果改用组合关系实现就能很好地解决以上问题,其类图如图 2 所示。
 

用组合关系实现的汽车分类的类图
图2 用组合关系实现的汽车分类的类图

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