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技术天地
  • OO(面向对象)的五大原则
  • 发表日期:2011/5/14 15:00:25 阅读数:1108  
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  • OO(面向对象)的五大原则

    --皮宇新

    我们应该明白:OO的出现使得软件工程 师们能够用更接近真实世界的方法描述软件系统。然而,软件毕竟是建立在抽象层次上的东西,再怎么接近真实,也不能替代真实或被真实替代。
          OO设计的五大原则之间并不是相互孤立的。彼此间存在着一定关联,一个可以是另一个原则的加强或是基础。违反其中的某一个,可能同时违反了其余的原则。因此应该把这些原则融会贯通,牢记在心!
    OO的五大原则是指SRP、OCP、LSP、DIP、ISP。
    1. SRP(Single Responsibility Principle 单一职责原则)
          单一职责很容易理解,也很容易实现。所谓单一职责,就是一个设计元素只做一件事。什么是“只做一件事”?简单说就是少管闲事。现实中就是如此,如果要你专心做一件事情,任何人都有信心可以做得很出色。
    OCP作为OO的高层原则,主张使用“抽象(Abstraction)”和“多态(Polymorphism)”将设计中的静态结构改为动态结构,维持设计的封闭性。
    2. OCP :开闭原则,很简单,一句话:“Closed for Modification; Open for Extension”——“对变更关闭;对扩展开放”。开闭原则其实没什么好讲的,可将其归结为一个高层次的设计总则。OCP的动机很简单:软件是变化 的。不论是优质的设计还是低劣的设计都无法回避这一问题。OCP说明了软件设计应该尽可能地使架构稳定而又容易满足不同的需求。为什么要OCP?答案也很简单——重用。
    3.LSP——里氏替换原则
        OCP作为OO的高层原则,主张使用“抽象(Abstraction)”和“多态(Polymorphism)”将设计中的静态结构改为动态结 构,维持设计的封闭性“抽象”是语言提供的功能。“多态”由继承语义实现。如此,问题产生了:“我们如何去度量继承关系的质量?”
    Liskov于1987年提出了一个关于继承的原则“Inheritance should ensure that any property proved about supertype objects also holds for subtype objects.”——“继承必须确保超类所拥有的性质在子类中仍然成立。”也就是说,当一个子类的实例应该能够替换任何其超类的实例时,它们之间才具有 is-A关系。
    该原则称为Liskov Substitution Principle——里氏替换原则。
        我们来研究一下LSP的实质。学习OO的时候,我们知道,一个对象是一组状态和一系列行为的组合体。状态是对象的内在特性,行为是对象的外在特性。LSP所表述的就是在同一个继承体系中的对象应该有共同的行为特征。
    这一点上,表明了OO的继承与日常生活中的继承的本质区别。举一个例子:生物学的分类体系中把企鹅归属为鸟类。我们模仿这个体系,设计出这样的类和关系。
        类“鸟”中有个方法fly,企鹅自然也继承了这个方法,可是企鹅不能飞阿,于是,我们在企鹅的类中覆盖了fly方法,告诉方法的调用者:企鹅是不 会飞的。这完全符合常理。但是,这违反了LSP,企鹅是鸟的子类,可是企鹅却不能飞!需要注意的是,此处的“鸟”已经不再是生物学中的鸟了,它是软件中的 一个类、一个抽象。
    有人会说,企鹅不能飞很正常啊,而且这样编写代码也能正常编译,只要在使用这个类的客户代码中加一句判断就行了。但是,这就是问题所在!首 先,客户代码和“企鹅”的代码很有可能不是同时设计的,在当今软件外包一层又一层的开发模式下,你甚至根本不知道两个模块的原产地是哪里,也就谈不上去修改客户代码了。客户程序很可能是遗留系统的一部分,很可能已经不再维护,如果因为设计出这么一个“企鹅”而导致必须修改客户代码,谁应该承担这部分责任 呢?(大概是上帝吧,谁叫他让“企鹅”不能飞的。^_^)“修改客户代码”直接违反了OCP,这就是OCP的重要性。违反LSP将使既有的设计不能封闭!
    修正后的设计如下:
        LSP并没有提供解决这个问题的方案,而只是提出了这么一个问题。于是,工程师们开始关注如何确保对象的行为。1988年,B. Meyer提出了Design by Contract(契约式设计)理论。DbC从形式化方法中借鉴了一套确保对象行为和自身状态的方法,其基本概念很简单:
        每个方法调用之前,该方法应该校验传入参数的正确性,只有正确才能执行该方法,否则认为调用方违反契约,不予执行。这称为前置条件(Pre-condition)。
        一旦通过前置条件的校验,方法必须执行,并且必须确保执行结果符合契约,这称之为后置条件(Post-condition)。
    对象本身有一套对自身状态进行校验的检查条件,以确保该对象的本质不发生改变,这称之为不变式(Invariant)。
    以上是单个对象的约束条件。为了满足LSP,当存在继承关系时,子类中方法的前置条件必须与超类中被覆盖的方法的前置条件相同或者更宽松;而子类中方法的后置条件必须与超类中被覆盖的方法的后置条件相同或者更为严格。
    4.DIP 依赖倒置原则
        依赖倒置(Dependence Inversion Principle)原则讲的是:要依赖于抽象,不要依赖于具体。
    简单的说,依赖倒置原则要求客户端依赖于抽象耦合。原则表述:
    抽象不应当依赖于细节;细节应当依赖于抽象;
    要针对接口编程,不针对实现编程。
    5.ISP 接口隔离原则
        使用多个专门的接口比使用单一的总接口要好。广义的接口:一个接口相当于剧本中的一种角色,而此角色在一个舞台上由哪一个演员来演则相当于接口的实现。因此一个接口应当简单的代表一个角色,而不是多个角色。,如果系统设计多个角色的话,则应当每一个角色都由一个特定的接口代表。狭义的接口 (Interface):接口隔离原则讲的就是同一个角色提供宽、窄不同的接口,以对付不同的客户端。

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