OO設計原則 -- OO設計的原則及設計過程的全面總結

前面發表了5篇OO設計原則的文章,在這裏我將這個5個原則如何在我們設計過程進行應用進行一下總結,

這是我通過閱讀和學習很多博文和資料後進行的一個梳理和總結,僅供大家來參考。

一.OO(面向對象)的設計基礎

面向對象(OO):就是基於對象概念,以對象爲中心,以類和繼承爲構造機制,充分利用接口和多態提供靈活性,

                             來認識、理解、刻劃客觀世界和設計、構建相應的軟件系統。

面向對象的特徵:雖然各種面向對象編程語言相互有別,但都能看到它們對面向對象基本特徵的支持,

                                  即 “抽象、封裝、繼承、多態” :

                                  – 抽象,先不考慮細節

                                  – 封裝,隱藏內部實現

                                  – 繼承,複用現有代碼

                                  – 多態,改寫對象行爲

面向對象設計模式: 是“好的面向對象設計”,所謂“好的面向對象設計”是那些可以滿足“應對變化,

提高複用”的設計。面向對象設計模式描述的是軟件設計,因此它是獨立於編程 語言的,但是面向

對象設計模式的最終實現仍然要使用面向對象編程語言來表達。面向對象設計模式不像算法技巧,

可以照搬照用,它是建立在對“面向對象”純 熟、深入的理解的基礎上的經驗性認識。


上邊就見大的描述一下面向對象和設計模式的概念和關係。我們進行設計的時候,就是充 分的理解和

利用OO的四個基本的特徵來展開設計,所以大家必須在進行設計前,要熟悉和掌握面嚮對象的技術,

在這就不詳細介紹了,而對於設計模式是給我們提供了設計時的參考模型,而掌握面向對象設計模式的

前提是首先掌握“面向對象”技術。

二.OO(面向對象)的設計目標

可擴展性Extensibility:有了新的需求,新的性能可以容易添加到系統中,不影響現有的性能,也不會帶來新的缺陷。

可修改性Flexibility:系統一部分的代碼要修改時不會破壞系統的現有結構,也不會影響到其它的部分。

可替換性Pluggability:可以將系統中的某些代碼替換爲相同接口的其它類,不會影響到系統。

 

三.OO設計的5大原則及其之間的關係

3.1 OO設計原則的總結

關於OO設計的5個原則,在前面的文章裏,每個都有一篇詳細的說明,

在這裏就不詳細解釋了,以下簡單總結一下。


※單一職責原則:就一個類而言,應該僅有一個引起它變化的原因。

單一是一個類的優良設計。交雜不清的職責將使得代碼看起來特別彆扭牽一髮而動全身,

有失美感和必然導致醜陋的系統錯誤風險。

※開放封閉原則:是說軟件實體(類、模塊、函數等等)應該可以擴展但不可修改。

實現開開放封閉原則的核心思想就是對抽象編程,而不對具體編程,因爲抽象相對穩定。

讓類依賴於固定的抽象,所以修改就是封閉的;而通過面向對象的繼承和多態機制,

又可以實現對抽象類的繼承,通過覆寫其方法來改變固有行爲,實現新的拓展方法,所以就是開放的。

“需求總是變化”沒有不變的軟件,所以就需要用封閉開放原則來封閉變化滿足需求,

同時還能保持軟件內部的封裝體系穩定,不被需求的變化影響。

※依賴倒置原則:依賴抽象,不要依賴具體。

抽 象的穩定性決定了系統的穩定性,因爲抽象是不變的,依賴於抽象是面向對象設計的精髓,

也是依賴倒置原則的核心。依賴於抽象是一個通用的原則,而某些時候依 賴於細節則是在所難免的,

必須權衡在抽象和具體之間的取捨,方法不是一層不變的。依賴於抽象,就是對接口編程,不要對實現編程。

 ※里氏代換原則:子類型必須能夠替換到他們的父類型。

Liskov 替換原則,主要着眼於對抽象和多態建立在繼承的基礎上,因此只有遵循了Liskov替換原則,

才能保證繼承複用是可靠地。實現的方法是面向接口編程:將公 共部分抽象爲基類接口或抽象類,

通過ExtractAbstractClass,在子類中通過覆寫父類的方法實現新的方式支持同樣的職責。Liskov替 換原則能夠

保證系統具有良好的拓展性,同時實現基於多態的抽象機制,能夠減少代碼冗餘,避免運行期的類型判別。

 ※接口隔離原則: 多個和客戶相關的接口要好於一個通用接口。

分離的手段主要有以下兩種:1、委託分離,通過增加一個新的類型來委託客戶的請求,隔離客戶和接口的直接依賴,

但是會增加系統的開銷。2、多重繼承分離,通過接口多繼承來實現客戶的需求,這種方式是較好的。

 

下邊是前面沒有提到過的兩個原則,也是設計時要考慮的重要原則。

※迪米特法則:不相互直接通信的類之間,不要直接發生相互作用。

如果兩個類不必彼此直接通信,那麼這兩個類就不應當發生直接的相互作用。如果一個類需要調用領一個類的

某個方法話,可以通過第三者轉發這個調用。迪米特法則首先強調的前提是在類的設計上,每一類都應當儘量

降低成員的訪問權限。它的根本思想是強調類之間的鬆耦合。

 ※合成/聚合複用原則:儘量使用合成/聚合,儘量不要使用繼承。

合 成(Composition)和聚合(Aggregation)都是關聯的特殊種類,聚合表示一種弱的擁有關係;

合成這是一種強的擁有關係,體現了嚴格的部分和整體的關係,部分和整體的生命週期一樣。

優先使用合成或聚合原則將有助於保持每個類被封裝,並被集中在單個任務上。這樣類和類繼承

層次會保持較小規 模,並且不太可能增長爲不可控制的龐然大物

 3.2 OO設計原則之間的關係

1. 實現“開-閉”原則的關鍵步驟是抽象化。基類與子類之間的繼承關係就是抽象化的體現。

      因此里氏代換原則是對實現抽象化的具體步驟的規範。

      違反里氏代換原則意味着違反了“開-閉”原則,反之未必。

2. “開-閉”原則與依賴倒轉原則是目標和手段的關係。如果說開閉原則是目標,依賴倒轉原則

     是到達”開閉”原則的手段。如果要達到最好的”開閉”原則,就要儘量的遵守依賴倒轉原則,

     依賴倒轉原則是對”抽象化”的最好規範。

3. 里氏代換原則是依賴倒轉原則的基礎,依賴倒轉原則是里氏代換原則的重要補充。

4. 接口分離原則也是確保“開-閉”原則的一個重要手段。

5. 對於單一職責原則,個人認爲儘量做到爲好,職責越單一,“開-閉”和里氏代換越容易實現。

 四.OO設計原則和目標的關係

1.可擴展性Extensibility :允許一個具有同樣接口的新類替代舊類,是對抽象接口的複用。

客戶端依賴於抽象接口,而不是一個具體實現類,使得這個具體類可以被別的具體類替換,

而不影響客戶端。以下原則實現可擴展性。

※開/閉原則

※里氏替換原則

※依賴倒轉原則

※合成/聚合複用原則

2.可修改性Flexibility:模塊相對獨立,通信儘可能少。這樣當一個模塊修改時,對別的模塊的影響很小。

以下原則實現可修改性。

※開/閉原則

※迪米特法則

※接口隔離原則

3、可替換性Pluggability:當一部分不再滿足需要時,可以將舊的部分拔出,新的部分插入。

以下原則實現可替換性。

※開/閉原則

※里氏代換原則

※依賴倒轉原則

※合成/聚合複用原則

 五.OO(面向對象)的設計過程

1. 分析式樣,進行機能分類。

2. 根據機能進行類的抽象。

類的抽象 - 在這裏步裏,我們可以根據 “單一職責原則”,進行類的具體抽象。

     儘量做到,類的功能單一和清晰化。

封裝變化點– 使用封裝來創建對象之間的分界層,讓設計者可以在分界層的一側進行修改,

     而不會對另一側產生不良的影響,從而實現層次間的鬆耦合。

 3. 設計抽象基類和接口類。

在進行基本的基類的抽象和接口定義時,要遵照“接口分離原則”進行接口的抽象。

在設計接口和基類時,不要總是關注細節,要記住針對接口編程,而不是針對實現編程。

對於抽象的基類和派生類之間要做到“里氏替換原則”的要求。

4.確定類間的耦合關係。

4.1 決定耦合的程度的依據何在呢?

簡單的說,就是根據需求的穩定性,來決定耦合的程度。

對於穩定性高的需求,不容易發生變化的需求,我們完全可以把各類設計成緊耦合的,

     因爲這樣可以提高效率,而且我們還可以使用一些更好的技術來提高效率或簡化代碼。

如 果需求極有可能變化,我們就需要充分的考慮類之間的耦合問題,我們可以想出各種

     各樣的辦法來降低耦合程度,但是歸納起來,不外乎增加抽象的層次來隔離不同的類,

     這個抽象層次可以是抽象的類、具體的類,也可以是接口,或是一組的類。

     我們可以用一句話來概括降低耦合度的思想:”針對接 口編程,而不是針對實現編程。

在決定類的耦合關係時,儘量考慮“迪米特法則”和“合成/聚合複用原則”。

4.2 怎樣做到依賴倒轉?

以抽象方式耦合是依賴倒轉原則的關鍵。抽象耦合關係總要涉及具體類從抽象類繼承,

     並且需要保證在任何引用到基類的地方都可以改換成其子類,因此,里氏代換原則是依賴倒轉原則的基礎。

依賴於抽象:建議不依賴於具體類,即程序中所有的依賴關係都應該終止於抽象類或者接口。儘量做到:

    (1)任何變量都不應該持有一個指向具體類的指針或者引用。

    (2)任何類都不應該從具體類派生。

    (3)任何方法都不應該覆寫它的任何基類中的已經實現的方法。

5.運用OO設計的5大原則來對設計進行進一步的優化

對於類的抽象和職能,是否滿足“單一職責原則”

對於繼承關係和引用基類的地方,是否滿足“里氏代換原則”和“依賴倒置原則”

對於接口和基類,是否“接口隔離原則”

總體上是否滿足“開-閉原則”

 

總體上說,在面向對象設計時,要充分考慮設計的5大原則,但不是強求的,一味的追求滿足原則也可能會

導致設計出的系統在性能和資源上的消耗,可以根據具體的情況來具體的分析和設計。

 


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