类的设计原则有七个,包括:开闭原则、里氏代换原则、迪米特原则(最少知道原则)、单一职责原则、接口分隔原则、依赖倒置原则、组合/聚合复用原则。
一、开闭原则(The Open-Closed Principle ,OCP)
软件实体(模块,类,方法等)应该对扩展开放,对修改关闭。
扩展开放:某模块的功能是可扩展的,则该模块是扩展开放的。软件系统的功能上的可扩展性要求模块是扩展开放的。
修改关闭:某模块被其他模块调用,如果该模块的源代码不允许修改,则该模块修改关闭的。软件系统的功能上的稳定性,持续性要求模块是修改关闭的。
为了满足开闭原则的对修改关闭原则以及扩展开放原则,应该对软件系统中的不变的部分加以抽象,在面向对象的设计中,
可以把这些不变的部分加以抽象成不变的接口,这些不变的接口可以应对未来的扩展;
接口的最小功能设计原则。根据这个原则,原有的接口要么可以应对未来的扩展;不足的部分可以通过定义新的接口来实现;
模块之间的调用通过抽象接口进行,这样即使实现层发生变化,也无需修改调用方的代码。
接口可以被复用,但接口的实现却不一定能被复用。
接口是稳定的,关闭的,但接口的实现是可变的,开放的。
可以通过对接口的不同实现以及类的继承行为等为系统增加新的或改变系统原来的功能,实现软件系统的柔性扩展。
好处:提高系统的可复用性和可维护性。
简单地说,软件系统是否有良好的接口(抽象)设计是判断软件系统是否满足开闭原则的一种重要的判断基准。现在多把开闭原则等同于面向接口的软件设计。
二、 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle ,LSP)
所有引用基类的地方必须能透明地使用其派生类的对象。
也就是说,只有满足以下2个条件的OO设计才可被认为是满足了LSP原则:
不应该在代码中出现if/else之类对派生类类型进行判断的条件。
派生类应当可以替换基类并出现在基类能够出现的任何地方,或者说如果我们把代码中使用基类的地方用它的派生类所代替,代码还能正常工作。
里式替换原则的引申意义:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。
三、 迪米特原则(最少知道原则)(Law of Demeter ,LoD)
迪米特原则(Law of Demeter)又叫最少知道原则(Least Knowledge Principle),可以简单说成:talk only to your immediate friends,只与你直接的朋友们通信,不要跟“陌生人”说话。
“朋友”条件:
当前对象本身(this)
以参量形式传入到当前对象方法中的对象
当前对象的实例变量直接引用的对象
当前对象的实例变量如果是一个聚集,那么聚集中的元素也都是朋友
当前对象所创建的对象
任何一个对象,如果满足上面的条件之一,就是当前对象的“朋友”,否则就是“陌生人”。
四、单一职责原则
永远不要让一个类存在多个改变的理由。
换句话说,如果一个类需要改变,改变它的理由永远只有一个。如果存在多个改变它的理由,就需要重新设计该类。
单一职责原则原则的核心含意是:只能让一个类/接口/方法有且仅有一个职责。
五、 接口分隔原则(Interface Segregation Principle ,ISP)
不能强迫用户去依赖那些他们不使用的接口。
换句话说,使用多个专门的接口比使用单一的总接口总要好。
它包含了2层意思:
接口的设计原则:接口的设计应该遵循最小接口原则,不要把用户不使用的方法塞进同一个接口里。如果一个接口的方法没有被使用到,则说明该接口过胖,应该将其分割成几个功能专一的接口。
接口的依赖(继承)原则:如果一个接口a继承另一个接口b,则接口a相当于继承了接口b的方法,那么继承了接口b后的接口a也应该遵循上述原则:不应该包含用户不使用的方法。 反之,则说明接口a被b给污染了,应该重新设计它们的关系。总而言之,接口分隔原则指导我们:
- 一个类对一个类的依赖应该建立在最小的接口上
- 建立单一接口,不要建立庞大臃肿的接口
- 尽量细化接口,接口中的方法尽量少
六、 依赖倒置原则(Dependency Inversion Principle ,DIP)
A. 高层模块不应该依赖于低层模块,二者都应该依赖于抽象
B. 抽象不应该依赖于细节,细节应该依赖于抽象 C.针对接口编程,不要针对实现编程。
概念理解
依赖:在程序设计中,如果一个模块a使用/调用了另一个模块b,我们称模块a依赖模块b。
高层模块与低层模块:有些类实现了一些基本的或初级的操作,我们称之为低层模块;有些类封装了某些复杂的逻辑,并且依赖于低层次的类,这些类我们称之为高层模块。
依赖倒置(Dependency Inversion):
面向对象程序设计相对于面向过程(结构化)程序设计而言,依赖关系被倒置了。因为传统的结构化程序设计中,高层模块总是依赖于低层模块。
一个良好的设计应该是系统的每一部分都是可替换的。如果“高层模块”过分依赖“低层模块”,一方面一旦“低层模块”需要替换或者修改,“高层模块”将受到影响;另一方面,高层模块很难可以重用。
DIP给出了一个解决方案:在高层模块与低层模块之间,引入一个抽象接口层。
High Level Classes(高层模块) --> Abstraction Layer(抽象接口层) --> Low Level Classes(低层模块)
抽象接口是对低层模块的抽象,低层模块继承或实现该抽象接口。
这样,高层模块不直接依赖低层模块,而是依赖抽象接口层。抽象接口也不依赖低层模块的实现细节,而是低层模块依赖(继承或实现)抽象接口。
类与类之间都通过抽象接口层来建立关系。
七:组合/聚合复用原则(Composite/Aggregate Reuse Principle ,CARP)
尽量使用组合/聚合,不要使用类继承。
概念理解
组合和聚合的区别:
组合(Composition)
- 组合是一种强关系,表示一个对象完全拥有另一个对象,并且被组合的对象的生命周期由组合它的对象决定。
聚合(Aggregation)
- 聚合是一种弱关系,表示一个对象可以包含另一个对象,但被包含的对象可以独立存在。