在面向对象中我们在实现代码可维护性之余,还要考虑怎么提高整个代码可复用性。在面向对象设计中,可维护性的复用是以设计原则为基础的。每一个原则都蕴含一些面向对象设计的思想,可以从不同的角度提升一个软件结构的设计水平。
这些设计原则如下:
- 单一职责原则 (Single Responsibility Principle, SRP)
- 开闭原则 (Open-Closed Principle, OCP)
- 里氏代换原则 (Liskov Substitution Principle, LSP)
- 依赖倒转原则 (Dependence Inversion Principle, DIP)
- 接口隔离原则 (Interface Segregation Principle, ISP)
- 合成复用原则 (Composite Reuse Principle, CRP)
- 迪米特法则 (Law of Demeter, LoD)
单一职责原则 (Single Responsibility Principle, SRP)
(1)单一职责的定义
单一职责原则(Single Responsibility Principle, SRP):一个类只负责一个功能领域中的相应职责,或者可以定义为:就一个类而言,应该只有一个引起它变化的原因。
(2)单一职责的特点
单一职责原则是最简单的面向对象设计原则,它用于控制类的粒度大小。实现高内聚、低耦合的特性。
下面我们将会结合具体使用情形,展示单一职责在编码中具体实现。如下图:
(图一)是我们在最初设计类回去访问数据
(图二)是小编根据单一原则对实现过程分类
开闭原则 (Open-Closed Principle, OCP)
(1)开闭原则的定义
开闭原则(Open-Closed Principle, OCP):一个软件实体应当对扩展开放,对修改关闭。即软件实体应尽量在不修改原有代码的情况下进行扩展。
(2)开闭原则的特点
开闭原则最主要的特点是:抽象化。在开发过程中小编认为大家都会面临一个问题,刚开始在项目功能比较少随着需求增多项目就会越来越大。
在需要面对新的需求时,我们应该尽量保证项目设计框架是稳定的。如果设计符合开闭原则,那么可以非常方便地对项目进行扩展,而且在扩展时无须修改现有代码,使得项目在拥有适应性和灵活性的同时具备较好的稳定性和延续性。随着项目规模越来越大,项目寿命越来越长,项目维护成本越来越高,设计满足开闭原则的项目也变得越来越重要。
下面在打印表格使用开闭原则的实现重构:
1)(图一)是最初设置表格展示的设计
2)粉红色框中是最初打印代码实现
3)下面是根据开闭原则实现表格打印重构思路
里氏代换原则 (Liskov Substitution Principle, LSP)
(1)里氏替换的定义
里氏代换原则 (Liskov Substitution Principle, LSP):一个基类对象替换成它的子类对象,程序将不会产生任何错误和异常,反过来则不成立,如果一个软件实体使用的是一个子类对象的话,那么它不一定能够使用基类对象。
(2)里氏替换的特点
里氏代换:是实现开闭原则的重要方式之一,由于使用基类对象的地方都可以使用子类对象,因此在程序中尽量使用基类类型来对对象进行定义,而在运行时再确定其子类类型,用子类对象来替换父类对象。
在使用里氏代换原则时需要注意如下几个问题:
1)子类的所有方法必须在父类中声明,或子类必须实现父类中声明的所有方法。根据里氏代换原则,为了保证系统的扩展性,在程序中通常使用父类来进行定义,如果一个方法只存在子类中,在父类中不提供相应的声明,则无法在以父类定义的对象中使用该方法。
2) 我们在运用里氏代换原则时,尽量把父类设计为抽象类或者接口,让子类继承父类或实现父接口,并实现在父类中声明的方法,运行时,子类实例替换父类实例,我们可以很方便地扩展系统的功能,同时无须修改原有子类的代码,增加新的功能可以通过增加一个新的子类来实现。
下面使用发送 E-mail
的实例展示里氏代换:
1)是对发送 E-mail
最初的设计,顾客分为 VIP 和普通
2)描述里氏代换原则和实现yuanli
3)使用里氏代换原则对方法进行重构方案设计
依赖倒转原则 (Dependence Inversion Principle, DIP)
(1)依赖倒转原则定义
依赖倒转原则(Dependency Inversion Principle, DIP):抽象不应该依赖于细节,细节应当依赖于抽象。换言之,要针对接口编程,而不是针对实现编程。
(2)依赖倒转原则的特点
依赖倒转原则时,我们需要针对抽象层编程,而将具体类的对象通过依赖注入(DependencyInjection, DI)的方式注入到其他对象中,依赖注入是指当一个对象要与其他对象发生依赖关系时,通过抽象来注入所依赖的对象。常用的注入方式有三种,分别是:构造注入,设值注入(Setter注入)和接口注入。构造注入是指通过构造函数来传入具体类的对象,设值注入是指通过Setter方法来传入具体类的对象,而接口注入是指通过在接口中声明的业务方法来传入具体类的对象。这些方法在定义时使用的是抽象类型,在运行时再传入具体类型的对象,由子类对象来覆盖父类对象。
下面实现将存储在TXT或Excel文件中的客户信息转存到数据库中,因此需要进行数据格式转换,如下图:
1)读取文件的最初的设计
2)使用以来原则实现的具体方式
3)更具以来倒转原则机型重构方案
接口隔离原则 (Interface Segregation Principle, ISP)
(1)接口隔离原则的定义
接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP):使用多个专门的接口,而不使用单一的总接口,即客户端不应该依赖那些它不需要的接口。
(2)接口隔离原则的特点
当一个接口太大时,我们需要将它分割成一些更细小的接口,使用该接口的客户端仅需知道与之相关的方法即可。每一个接口应该承担一种相对独立的角色,不干不该干的事,该干的事都要干。这里的“接口”往往有两种不同的含义:一种是指一个类型所具有的方法特征的集合,仅仅是一种逻辑上的抽象;另外一种是指某种语言具体的“接口”定义,有严格的定义和结构,比如Java语言中的interface。
下面是对数据进行操作设计,如下图:
1)数据从读取展示和相关操作最初设计方案
2)接口隔离原则总结
3)使用接口隔离原则对数据操作进行重构方案
合成复用原则 (Composite Reuse Principle, CRP)
(1)合成复用原则的定义
合成复用原则(Composite Reuse Principle, CRP):尽量使用对象组合,而不是继承来达到复用的目的。
(2)合成复用原则的特点
组合或聚合关系可以将已有的对象(也可称为成员对象)纳入到新对象中,使之成为新对象的一部分,因此新对象可以调用已有对象的功能,这样做可以使得成员对象的内部实现细节对于新对象不可见,所以这种复用又称为“黑箱”复用,相对继承关系而言,其耦合度相对较低,成员对象的变化对新对象的影响不大,可以在新对象中根据实际需要有选择性地调用成员对象的操作;合成复用可以在运行时动态进行,新对象可以动态地引用与成员对象类型相同的其他对象。
在面向对象设计中,可以通过两种方法在不同的环境中复用已有的设计和实现,即通过组合/聚合关系或通过继承,但首先应该考虑使用组合/聚合,组合/聚合可以使系统更加灵活,降低类与类之间的耦合度,一个类的变化对其他类造成的影响相对较少;其次才考虑继承,在使用继承时,需要严格遵循里氏代换原则,有效使用继承会有助于对问题的理解,降低复杂度,而滥用继承反而会增加系统构建和维护的难度以及系统的复杂度,因此需要慎重使用继承复用。
下图对数据库进行相关操作,后面对数据库修改提供解决方案:
1)数据库操作最初实现方式
2)合成复用实现具体实现
3)更具合成复用原则来重构在开发过程中数据库修改
迪米特法则 (Law of Demeter, LoD)
(1)迪米特法则的定义
迪米特法则(Law of Demeter, LoD):一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用。
(2)迪米特法则的特点
迪米特法则要求我们在设计系统时,应该尽量减少对象之间的交互,如果两个对象之间不必彼此直接通信,那么这两个对象就不应当发生任何直接的相互作用,如果其中的一个对象需要调用另一个对象的某一个方法的话,可以通过第三者转发这个调用。简言之,就是通过引入一个合理的第三者来降低现有对象之间的耦合度。
在类的划分上,应当尽量创建松耦合的类,类之间的耦合度越低,就越有利于复用,一个处在松耦合中的类一旦被修改,不会对关联的类造成太大波及;在类的结构设计上,每一个类都应当尽量降低其成员变量和成员函数的访问权限;在类的设计上,只要有可能,一个类型应当设计成不变类;在对其他类的引用上,一个对象对其他对象的引用应当降到最低。
下面是在执行特定步骤是实现连续的修改:
1)点击按钮会进行相关数据修改
2)更具迪米特法则对当前情况进行重构方案
总结
慢慢看完设计模式相关的原则小编认为:面向对象的设计原则主要是为解决 ,可维护性复用诞生的,从很多种设计模式之中总结而来。
下面是 7 中原则概括:
- 单一职责原则 :一个类只负责一个功能中的相应的职责
- 开闭原则: 软件实对拓展开放,对修改关闭
- 里氏代换原则:所有引用基类对象的地方可以透明的使用其子类的对象
- 依赖倒转原则:抽象不依赖于细节,而细节依赖于抽象
- 接口隔离原则:使用多个专门的接口,而不使用单一的总接口
- 合成复用原则:尽量使用对象的组合,而不是使用继承来达成复用
- 迪米特法原则:一个软件实体应该尽可能与其他实体发生相互作用