提高面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)復(fù)用性的設(shè)計(jì)原則

提高面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)復(fù)用性的設(shè)計(jì)原則面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則12/9/20231設(shè)計(jì)目標(biāo)可擴(kuò)展性(Extensibility):新功能易加入系統(tǒng)。靈活性(Flexibility):允許代碼修改平穩(wěn)發(fā)生，不會(huì)涉及很多其他模塊?？刹迦胄?Pluggability):容易將一個(gè)類(lèi)換為另一個(gè)具有同樣接口的類(lèi)。12/9/20232軟件復(fù)用重要性較高的生產(chǎn)率較高的軟件質(zhì)量恰當(dāng)使用復(fù)用,可改善系統(tǒng)的可維護(hù)性12/9/20233使一個(gè)系統(tǒng)可在更高的層次上提供了可復(fù)用性抽象化和繼承:使概念和定義可復(fù)用多態(tài):使實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用可復(fù)用抽象化和封裝:可保持和促進(jìn)系統(tǒng)的可維護(hù)性面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)12/9/20234抽象層次是一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)作戰(zhàn)略性判斷和決定的地方，那么抽象層次就應(yīng)當(dāng)是較為穩(wěn)定的，應(yīng)當(dāng)是復(fù)用的重點(diǎn)。復(fù)用的焦點(diǎn)不再集中在函數(shù)和算法等具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上，而是集中在最重要的含有宏觀(guān)商業(yè)邏輯的抽象層次上。既然如果抽象層次的模塊相對(duì)獨(dú)立于具體層次的模塊的話(huà)，那么具體層次內(nèi)部的變化就不會(huì)影響到抽象層次的結(jié)構(gòu)，所以抽象層次的復(fù)用就會(huì)較為容易。復(fù)用12/9/20235面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中，可維護(hù)性復(fù)用是以設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)模式為基礎(chǔ)的。面向?qū)ο髲?fù)用12/9/202361.開(kāi)閉原則OCP:Open-ClosedPrinciple2. 里氏替換原則LSP:LiskovSubstitutionPrinciple3. 依賴(lài)倒轉(zhuǎn)原則DIP:DependencyInversionPrinciple4. 接口隔離原則ISP:InterfaceSegregationPrinciple5. 組合復(fù)用原則CRP:CompositoinResusePrinciple6. 迪米特法則LoD:LawofDemeter7.單一職責(zé)原則（SRP)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則12/9/20237軟件組成實(shí)體應(yīng)該是對(duì)擴(kuò)展可擴(kuò)展的，但是對(duì)修改是關(guān)閉的。(SoftwareEntitiesShouldBeOpenForExtension，ButClosedForModification)1.開(kāi)-閉原則OCP12/9/20238開(kāi)放-封閉法則認(rèn)為應(yīng)該試圖去設(shè)計(jì)出永遠(yuǎn)也不需要改變的模塊。關(guān)鍵在于抽象化:可給系統(tǒng)定義一個(gè)一勞永逸，不再更改的抽象設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)允許有無(wú)窮無(wú)盡的行為在實(shí)現(xiàn)層被實(shí)現(xiàn)。抽象層預(yù)見(jiàn)所有擴(kuò)展。PC外設(shè)開(kāi)-閉原則12/9/20239一個(gè)軟件系統(tǒng)的所有模塊不可能都滿(mǎn)足OCP，但是應(yīng)該努力最小化這些不滿(mǎn)足OCP的模塊數(shù)量。

開(kāi)-閉原則12/9/202310PublicclassPart{privatedoublebasePrice;publicvoidsetPrice(doubleprice){basePrice=price;}publicdoublegetPrice(){returnbasePrice;}}OCP例-類(lèi)12/9/202311Publicdoubletotalprice(Part[]parts){doubletotal=0.0;for(inti=0;i<parts.length;i++){total+=parts[i].getPrice();}returntotal;}OCP例-某類(lèi)方法12/9/202312內(nèi)存折扣？思考12/9/202313Publicdoubletotalprice(Part[]parts){doubletotal=0.0;for(inti=0;i<parts.length;i++){if(parts[I]instanceofMemory)total+=parts[i].getPrice()*0.9;elsetotal+=parts[i].getPrice();}returntotal;}方法12/9/202314符合OCP嗎？思考12/9/202315PublicclassMemoryextendsPart{publicdoublegetPrice(){returnbasePrice*0.9;}}方法？12/9/202316采用一個(gè)PricePolicy類(lèi)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行繼承以提供不同的計(jì)價(jià)策略更好的方法？12/9/202317PublicclassPart{privatePricePolicypricePolicy;publicvoidsetPricePolicy(PricePolicypolicy){pricePolicy=policy;}publicvoidsetPrice(doubleprice){pricePolicy.setPrice(price);}publicdoublegetPrice(){returnpricePolicy.getPrice();}}方法12/9/202318PublicclassPricePolicy{privatedoublebasePrice;publicvoidsetPrice(doubleprice){basePrice=price;}publicdoublegetPrice(){returnbasePrice;}}價(jià)格策略12/9/202319PublicclassSaleextendsPricePolicy{privatedoublediscount;publicvoidsetDiscount(doublediscount){this.discount=discount;}publicdoublegetPrice(){returnbasePrice*discount;}}銷(xiāo)售策略12/9/202320符合OCP了嗎？思考12/9/202321應(yīng)用實(shí)例我們有一個(gè)需要在標(biāo)準(zhǔn)的GUI上繪制園和正方形的應(yīng)用程序。圓和正方形必須要按照特定的順序繪制。我們將創(chuàng)建一個(gè)列表，列表由按照適當(dāng)?shù)捻樞蚺帕械膱@和正方形組成，程序遍歷該列表，一次繪制出每個(gè)圓和正方形。12/9/202322先考慮違反OCP的過(guò)程化方法定義一個(gè)DrawAllShapes函數(shù)使用SWITCH來(lái)分支繪制圖形為什么不符合OCP？因?yàn)樗鼘?duì)于新的形狀類(lèi)型的添加不是封閉的每增加一種新的形狀類(lèi)型，都必須要更改這個(gè)函數(shù)12/9/202323這樣的設(shè)計(jì)糟糕在哪里？增加形狀會(huì)導(dǎo)致所有的程序、變量重新編譯和部署想在另一個(gè)程序中復(fù)用DrawAllShape這個(gè)函數(shù)時(shí)，都必須要附帶上Square和Circle，即時(shí)那個(gè)程序不需要它們。12/9/202324怎樣遵循OCP編寫(xiě)一個(gè)shape抽象類(lèi)這個(gè)類(lèi)僅有一個(gè)抽象方法draw()所有形狀都從這個(gè)類(lèi)派生當(dāng)繪制一種新的形狀，只需要增加一個(gè)新的shape類(lèi)的派生類(lèi)。而DrawAllShapes

函數(shù)并不需要改變。12/9/202325使用指向基類(lèi)(超類(lèi))的引用的函數(shù)，必須能夠在不知道具體派生類(lèi)(子類(lèi))對(duì)象類(lèi)型的情況下使用它們。(FunctionTharUseReferenncesToBase(Super)ClassesMustBeAbleToUseObjectsOfDerived(Sub)ClassesWithoutKnowingIt)2.里氏替換法則12/9/202326PublicclassRectangle{privatedoublewidth;privatedoubleheigth;publicRectangle(doublew,doubleh){width=w;heigth=h;}publicvoidsetWidth(doublew){width=w;}publicvoidsetHeigth(doubleh){height=h;}publicdoublegetWidth(){returnwidth;}publicdoublegetHeigth(){returnheight;}publicdoublearea(){returnwidth*height;}}LSP例-矩形類(lèi)12/9/202327正方形類(lèi)Square正方形是矩形，因此Square類(lèi)應(yīng)該從Rectangle類(lèi)派生而來(lái)。思考12/9/202328PublicclassSquareextendsRectangle{publicSquare(doubles){super(s,s);}publicvoidsetWidth(doublew){super.setWidth(w);super.setHeight(w);}publicvoidsetHeight(doubleh){super.setWidth(h);super.setHeight(h);}}正方形類(lèi)12/9/202329PublicclassTestRectangle{publicstaticvoidtestLSP(Rectangler){r.setWidth(4.0);r.setHeight(5.0);System.out.println(“Widthis4.0andHeightis5.0,Areais”+r.area());}測(cè)試類(lèi)12/9/202330publicstaticvoidmain(Stringargs[]){Rectangler=newRectangle(1.0,1.0);Squares=newSquare(1.0);

testLSP(r);testLSP(s);}}測(cè)試12/9/202331編寫(xiě)testLsp()方法的程序員做了一個(gè)合理的假設(shè)，即改變Rectangle的寬而保持它的高不變。一個(gè)數(shù)學(xué)意義上的正方形可能是一個(gè)矩形，但是一個(gè)Square對(duì)象不是一個(gè)Rectangle對(duì)象，因?yàn)橐粋€(gè)Square對(duì)象的行為與一個(gè)Rectangle對(duì)象的行為是不一致的！(矩形僅包含get因?yàn)閟et不同)從行為上來(lái)說(shuō)，一個(gè)Square不是一個(gè)Rectangle！一個(gè)Square對(duì)象與一個(gè)Rectangle對(duì)象之間不具有多態(tài)的特征。問(wèn)題12/9/202332Liskov替換法則(LSP)清楚地表明了ISA關(guān)系全部都是與行為有關(guān)的。為了保持LSP，所有子類(lèi)必須符合使用基類(lèi)的client所期望的行為。一個(gè)子類(lèi)型不得具有比基類(lèi)型更多的限制，可能這對(duì)于基類(lèi)型來(lái)說(shuō)是合法的，但是可能會(huì)因?yàn)檫`背子類(lèi)型的其中一個(gè)額外限制，從而違背了LSP！LSP保證一個(gè)子類(lèi)總是能夠被用在其基類(lèi)可以出現(xiàn)的地方小結(jié)12/9/202333抽象不應(yīng)當(dāng)依賴(lài)于細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)應(yīng)當(dāng)依賴(lài)于抽象。(Abstationsshouldnotdependupondetails，Detailsshoulddependuponabstractions)3.依賴(lài)倒轉(zhuǎn)原則12/9/202334針對(duì)接口編程，而非實(shí)現(xiàn)ProgramToAnInterface，NotAnImplementationDIP12/9/202335Client不必知道其使用對(duì)象的具體所屬類(lèi)。一個(gè)對(duì)象可以很容易地被(實(shí)現(xiàn)了相同接口的)的另一個(gè)對(duì)象所替換。對(duì)象間的連接不必硬綁定(hardwire)到一個(gè)具體類(lèi)的對(duì)象上，因此增加了靈活性。松散藕合(loosenscoupling)。增加了重用的可能性。提高了(對(duì)象)組合的機(jī)率，因?yàn)楸话瑢?duì)象可以是任何實(shí)現(xiàn)了一個(gè)指定接口的類(lèi)。

使用接口的優(yōu)點(diǎn)12/9/202336不將變量聲明為某個(gè)特定的具體類(lèi)的實(shí)例對(duì)象，而讓其遵從抽象類(lèi)定義的接口。實(shí)現(xiàn)類(lèi)僅實(shí)現(xiàn)接口，不添加方法。(Draw(shape*p)不要Cricle*pRectangle*pTriangle*p)針對(duì)接口編程12/9/202337任何變量都不應(yīng)該持有一個(gè)指向具體類(lèi)的指針或引用任何類(lèi)都不應(yīng)該從具體類(lèi)派生任何方法都不應(yīng)該覆寫(xiě)它的任何基類(lèi)中已實(shí)現(xiàn)了的方法依賴(lài)于抽象12/9/202338如果一個(gè)類(lèi)的實(shí)例必須使用另一個(gè)對(duì)象，而這個(gè)對(duì)象又屬于一個(gè)特定的類(lèi)，那么復(fù)用性會(huì)受到損害。如果“使用”類(lèi)只需使用“被使用”類(lèi)的某些方法，而不是要求“被使用”類(lèi)與“使用”類(lèi)有“is-a”的關(guān)系，就可考慮，讓“被使用”類(lèi)實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口，“使用”類(lèi)通過(guò)這個(gè)接口來(lái)使用需要的方法，從而限制了類(lèi)之間的依賴(lài)。方案:為避免類(lèi)之間因彼此使用而造成的耦合，讓它們通過(guò)接口間接使用。約束12/9/202339DIP可應(yīng)用于任何存在一個(gè)類(lèi)向另一個(gè)類(lèi)發(fā)送消息的地方。DIP應(yīng)用12/9/202340例12/9/202341例-找出潛在的抽象12/9/202342實(shí)例考慮一個(gè)控制熔爐調(diào)節(jié)器的軟件，該軟件可以從一個(gè)IO通道中讀取當(dāng)前的溫度，并通過(guò)向另一個(gè)IO通道發(fā)送命令來(lái)指示熔爐的開(kāi)或者關(guān)。12/9/202343優(yōu)先使用(對(duì)象)組合，而非(類(lèi))繼承FavorCompositionOverInheritance4.組合復(fù)用原則12/9/202344容器類(lèi)僅能通過(guò)被包含對(duì)象的接口來(lái)對(duì)其進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)?！昂诤小睆?fù)用，因?yàn)楸话瑢?duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)對(duì)外是不可見(jiàn)。封裝性好。實(shí)現(xiàn)上的相互依賴(lài)性比較小。每一個(gè)類(lèi)只專(zhuān)注于一項(xiàng)任務(wù)。通過(guò)獲取指向其它的具有相同類(lèi)型的對(duì)象引用，可以在運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)地定義(對(duì)象的)組合。組合優(yōu)點(diǎn)12/9/202345從而導(dǎo)致系統(tǒng)中的對(duì)象過(guò)多。為了能將多個(gè)不同的對(duì)象作為組合塊(compositionblock)來(lái)使用，必須仔細(xì)地對(duì)接口進(jìn)行定義。組合缺點(diǎn)12/9/202346(類(lèi))繼承是一種通過(guò)擴(kuò)展一個(gè)已有對(duì)象的實(shí)現(xiàn)，從而獲得新功能的復(fù)用方法。泛化類(lèi)(超類(lèi))可以顯式地捕獲那些公共的屬性和方法。特殊類(lèi)(子類(lèi))則通過(guò)附加屬性和方法來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展繼承12/9/202347容易進(jìn)行新的實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槠浯蠖鄶?shù)可繼承而來(lái)。易于修改或擴(kuò)展那些被復(fù)用的實(shí)現(xiàn)。繼承優(yōu)點(diǎn)12/9/202348破壞了封裝性，因?yàn)檫@會(huì)將父類(lèi)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)暴露給子類(lèi)?！鞍缀小睆?fù)用，因?yàn)楦割?lèi)的內(nèi)部細(xì)節(jié)對(duì)于子類(lèi)而言通常是可見(jiàn)的。當(dāng)父類(lèi)的實(shí)現(xiàn)更改時(shí)，子類(lèi)也不得不會(huì)隨之更改。從父類(lèi)繼承來(lái)的實(shí)現(xiàn)將不能在運(yùn)行期間進(jìn)行改變。繼承缺點(diǎn)12/9/202349僅當(dāng)下列的所有標(biāo)準(zhǔn)被滿(mǎn)足時(shí)，方可使用繼承：子類(lèi)表達(dá)了“是一個(gè)…的特殊類(lèi)型”，而非“是一個(gè)由…所扮演的角色”。子類(lèi)的一個(gè)實(shí)例永遠(yuǎn)不需要轉(zhuǎn)化(transmute)為其它類(lèi)的一個(gè)對(duì)象。子類(lèi)是對(duì)其父類(lèi)的職責(zé)(responsibility)進(jìn)行擴(kuò)展，而非重寫(xiě)或廢除(nullify)。子類(lèi)沒(méi)有對(duì)那些僅作為一個(gè)工具類(lèi)(utilityclass)的功能進(jìn)行擴(kuò)展。Coad規(guī)則12/9/202350例12/9/202351組合與繼承都是重要的重用方法在OO開(kāi)發(fā)的早期，繼承被過(guò)度地使用隨著時(shí)間的發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)優(yōu)先使用組合可以獲得重用性與簡(jiǎn)單性更佳的設(shè)計(jì)當(dāng)然可以通過(guò)繼承，以擴(kuò)充可用的組合類(lèi)集。因此組合與繼承可以一起工作但是我們的基本法則是：優(yōu)先使用對(duì)象組合，而非(類(lèi))繼承小結(jié)12/9/202352LawofDemeter又稱(chēng)最少知識(shí)原則，一個(gè)對(duì)象應(yīng)該對(duì)其他對(duì)象盡可能少的了解。5.迪米特法則(LoD)12/9/202353控制信息過(guò)載，提高封裝能力。1. 創(chuàng)建弱耦合類(lèi)，利于復(fù)用2. 降低成員訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限3. 設(shè)計(jì)不變類(lèi)廣義12/9/202354如果兩個(gè)類(lèi)不必彼此通信，那么這兩個(gè)類(lèi)就不應(yīng)當(dāng)發(fā)生直接的相互作用。如果其中的一個(gè)類(lèi)需要調(diào)用另一個(gè)類(lèi)的某一個(gè)方法的話(huà)，可通過(guò)第三者轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)調(diào)用。狹義12/9/202355VoidSomeone::Operation1(F