面向对象设计的5条基本原则


一.单一职责原则

Single Responsibility Principle, 简称SRP。

定义：There should never be more than one reason for a class to change.

应该有且仅有一个原因引起类的变更。

职责的划分？单一的定义和级别？

应该根据实际业务情况而定。关注变化点。

实际使用时，类很难做到职责单一，但是接口的职责应该尽量单一。

对于单一职责原则，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。

二.里氏替换原则

Liskov Substitution Principle, 简称LSP。

定义：Functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it.

(所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象)

里氏替换原则为良好的继承定义了一个规范：

1.子类必须完全实现父类的方法

2.子类可以有自己的个性（属性和方法）。

3.覆盖或实现父类的方法时输入参数可以被放大。

4.覆写或实现父类的方法时输出结果可以被缩小。

注：在类中调用其他类时务必要使用父类或接口，如果不能使用父类或接口，则说明类的设计已经违背了ＬＳＰ原则。

对于Liskov替换原则，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。同时，这一约束反过来则是不成立的，子类可以替换基类，但是基类不一定能替换子类。

Liskov替换原则，主要着眼于对抽象和多态建立在继承的基础上，因此只有遵循了Liskov替换原则，才能保证继承复用是可靠地。实现的方法是面向接口编程：将公共部分抽象为基类接口或抽象类，通过Extract Abstract Class，在子类中通过覆写父类的方法实现新的方式支持同样的职责。

Liskov替换原则是关于继承机制的设计原则，违反了Liskov替换原则就必然导致违反开放封闭原则。

Liskov替换原则能够保证系统具有良好的拓展性，同时实现基于多态的抽象机制，能够减少代码冗余，避免运行期的类型判别。

三.依赖倒置原则

Dependence Inversion Principle, 简称DIP

定义：High level modules should not depend upon low level modules.Both should depend upon abstractions.Abstractions should not depend upon details.Details should depend upon abstractions.

翻译过来，包含三层含义：

1.高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖其抽象。

2.抽象不应该依赖细节。

3.细节应该依赖抽象。

精简的定义： 面向接口编程。

Test-Driven Development 测试驱动开发是依赖倒置原则的最好体现。

测试驱动开发要求先写测试类，测试通过才写实现类，这就要求你要先想接口定义。

依赖的三种写法：

1.构造函数传递依赖对象。

2.Setter方法传递依赖对象。

3.接口声明依赖对象。

对于依赖倒置原则，其核心思想是：依赖于抽象。具体而言就是高层模块不依赖于底层模块，二者都同依赖于抽象；抽象不依赖于具体，具体依赖于抽象。

我们知道，依赖一定会存在于类与类、模块与模块之间。当两个模块之间存在紧密的耦合关系时，最好的方法就是分离接口和实现：在依赖之间定义一个抽象的接口使得高层模块调用接口，而底层模块实现接口的定义，以此来有效控制耦合关系，达到依赖于抽象的设计目标。

抽象的稳定性决定了系统的稳定性，因为抽象是不变的，依赖于抽象是面向对象设计的精髓，也是依赖倒置原则的核心。

依赖于抽象是一个通用的原则，而某些时候依赖于细节则是在所难免的，必须权衡在抽象和具体之间的取舍，方法不是一层不变的。依赖于抽象，就是对接口编程，不要对实现编程。

最佳实践：

1.每个类尽量都有接口或抽象类，或者抽象类和接口两者都具备。

2.变量的表面类型尽量是接口或抽象类。

3.任何类都不应该从具体类派生。

4.尽量不要覆写基类的方法。

5.结合里氏替换原则使用。

四.接口隔离原则：

接口--这里指用interface关键字定义的接口。

定义：

1.Clients should not be forced to depend upon interfaces that they don't use.(客户端不应该依赖它不需要的接口)

2.The dependency of one class to anther one should depend on the smallest possible interface.(类间的依赖关系应该建立在最小的接口上)

概括：建立单一接口，不要建立臃肿庞大的接口。

通俗来讲：接口尽量细化，同时接口中的方法尽量少。

如何细化？细化到什么程序？

没有统一的标准，应根据业务合理细分，适合业务才是重点。

保证接口的纯结性：

1.接口要尽量小。

2.接口要高内聚。

3.定制服务。

4.接口的设计是有限度的。

最佳实践：

1.一个接口只服务于一个子模块或业务逻辑。

2.通过业务逻辑压缩接口中的public方法，接口时常去回顾，尽量让接口达到“满身筋骨肉”，而不是“肥嘟嘟”的一大堆方法。

3.已经被污染了的接口，尽量去修改，若变更的风险较大，则采用适配器模式进行转化处理。

4.了解环境，拒绝盲从。每个项目或产品都有特定的环境因素，不要盲从大师的设计，要根据业务逻辑进行最好的接口设计。

对于接口隔离原则，其核心思想是：使用多个小的专门的接口，而不要使用一个大的总接口。

具体而言，接口隔离原则体现在：接口应该是内聚的，应该避免“胖”接口。一个类对另外一个类的依赖应该建立在最小的接口上，不要强迫依赖不用的方法，这是一种接口污染。

接口有效地将细节和抽象隔离，体现了对抽象编程的一切好处，接口隔离强调接口的单一性。而胖接口存在明显的弊端，会导致实现的类型必须完全实现接口的所有方法、属性等；而某些时候，实现类型并非需要所有的接口定义，在设计上这是“浪费”，而且在实施上这会带来潜在的问题，对胖接口的修改将导致一连串的客户端程序需要修改，有时候这是一种灾难。在这种情况下，将胖接口分解为多个特点的定制化方法，使得客户端仅仅依赖于它们的实际调用的方法，从而解除了客户端不会依赖于它们不用的方法。

分离的手段主要有以下两种：1、委托分离，通过增加一个新的类型来委托客户的请求，隔离客户和接口的直接依赖，但是会增加系统的开销。2、多重继承分离，通过接口多继承来实现客户的需求，这种方式是较好的。

五.开闭原则

Software entities like classes, modules and functions should be open for extension but closed for modifications.（一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭）

软件实体包括以下几个部分：

1.项目和软件产品中按照一定的逻辑规则划分的模块。

2.抽象和类。

3.方法。

变化的三种类型：

1.逻辑变化

2.子模块变化

3.可见视图变化

对于开放封闭原则，它是面向对象所有原则的核心，软件设计说到底追求的目标就是封装变化、降低耦合，而开放封闭原则就是这一目标的最直接体现。

开放封闭原则，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。

因此，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。

以上就是5个基本的设计原则，它们就像面向对象程序设计中的金科玉律，遵守它们可以使我们的代码更加鲜活，易于复用，易于拓展，灵活优雅。不同的设计模式对应不同的需求，而设计原则则代表永恒的灵魂，需要在实践中时时刻刻地遵守。就如ARTHUR J.RIEL在那边《OOD启示录》中所说的：“你并不必严格遵守这些原则，违背它们也不会被处以宗教刑罚。但你应当把这些原则看做警铃，若违背了其中的一条，那么警铃就会响起。”