OOP七大原则详解

目录

面向对象七大原则

1 开闭原则(The Open-Closed Principle ，OCP)

2 单一职责原则

3 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle ，LSP）

4 迪米特原则（最少知道原则）（Law of Demeter ，LoD）

5 接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)

6 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle ，DIP）

7 合成复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle ，CARP）

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一 开闭原则(The Open-Closed Principle ，OCP)

• 开闭原则是面向对象的可复用设计的第一块基石，它是最重要的面向对象设计原则。开闭原则由Bertrand Meyer于1988年提出，其定义如下：
• 开闭原则：软件实体应当对扩展开放，对修改关闭。

根据开闭原则，在设计一个软件系统模块（类，方法）的时候，应该可以在不修改原有的模块（修改关闭）的基础上，能扩展其功能（扩展开放）。

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。

任何软件都需要面临一个很重要的问题，即它们的需求会随时间的推移而发生变化。当软件系统需要面对新的需求时应该尽量保证系统的设计框架是稳定的。如果一个软件设计符合开闭原则，那么可以非常方便地对系统进行扩展，而且在扩展时无须修改现有代码，使得软件系统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。随着软件规模越来越大，软件寿命越来越长，软件维护成本越来越高，设计满足开闭原则的软件系统也变得越来越重要。

为了满足开闭原则，需要对系统进行抽象化设计，抽象化是开闭原则的关键。在Java、C#等编程语言中可以为系统定义一个相对稳定的抽象层，而降不同的实现行为移至具体的实现层中完成。在很多面向对象编程语言中都提供了接口、抽象类等机制，可以通过它们定义系统的抽象层，再通过具体类来进行扩展。如果需要修改系统的行为，无须对抽象层进行任何改动，只需要增加新的具体类来实现新的业务功能即可，实现在不修改已有代码的基础上扩展系统的功能，达到开闭原则的要求。

二 单一职责原则

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。单一职责原则的定义如下：

单一职责原则：一个对象应该只包含单一的职责，并且该职责被完整地封装在一个类中。
单一职责原则的另一种定义方式：就一个类而言，应该仅有一个引起它变化的原因。

在软件系统，一个类（大到模块，小中到方法）承担的职责越多，它被复用的可能性越小，而且一个类承担的责任过多，相当于将这些职责耦合在一起，当其中一个职责变化时，可能会影响其它职责的运作，因此要将这些职责进行分离，将不同的职责封装在不同的类中，即将不同变化原因封装在不同的类中，如果多个职责总是同时发生改变，则可将他们封装在同一个类中。

单一职责原则是实现高内聚、低耦合的指导方针，它是最简单但又最难运用的原则，需要设计人员发现类的不同职责并将其分离，而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关实践经验。

三 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle ，LSP）

里氏代换原则：所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象

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。

里氏代换原则表明，在软件中将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，那么它不一定能够使用基类对象。例如我喜欢动物，那我一定喜欢狗，因为狗是动物的子类，但是我喜欢狗，不能据此判定我喜欢所有的动物。

里氏替换原则是实现开闭原则的重要方式之一，由于在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。
在运用里氏替换原则时应该将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方法，在运行时子类实例替换父类实例，可以很方便地扩展系统的功能，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。

四 迪米特原则（最少知道原则）（Law of Demeter ，LoD）

第米特原则：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。

迪米特法则可以简单说成：talk only to your immediate friends。 对于OOD来说，又被解释为下面几种方式：一个软件实体应当尽可能少的与其他实体发生相互作用。每一个软件单位对其他的单位都只有最少的知识，而且局限于那些与本单位密切相关的软件单位。

迪米特法则的初衷在于降低类之间的耦合。由于每个类尽量减少对其他类的依赖，因此，很容易使得系统的功能模块功能独立，相互之间不存在（或很少有）依赖关系。

迪米特法则不希望类之间建立直接的联系。如果真的有需要建立联系，也希望能通过它的友元类来转达。因此，应用迪米特法则有可能造成的一个后果就是：系统中存在大量的中介类，这些类之所以存在完全是为了传递类之间的相互调用关系——这在一定程度上增加了系统的复杂度。

如果两个类不必彼此直接通信，那么这两个类就不应当发生直接的相互作用。如果其中的一个类需要调用另一个类的某一个方法的话，可以通过第三者转发这个调用。

朋友圈的确定

“朋友”条件：

1）当前对象本身（this）

2）以参量形式传入到当前对象方法中的对象

3）当前对象的实例变量直接引用的对象

4）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

5）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”。

狭义的迪米特法则的缺点：

在系统里造出大量的小方法，这些方法仅仅是传递间接的调用，与系统的业务逻辑无关。

遵循类之间的迪米特法则会是一个系统的局部设计简化，因为每一个局部都不会和远距离的对象有直接的关联。但是，这也会造成系统的不同模块之间的通信效率降低，也会使系统的不同模块之间不容易协调。

五 接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)

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。

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。

根据接口隔离原则，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。对于这两种不同的含义，ISP的表达方式以 及含义都有所不同：

当把“接口”理解成一个类型所提供的所有方法特征的集合的时候，这就是一种逻辑上的概 念，接口的划分将直接带来类型的划分。可以把接口理解成角色，一个接口只能代表一个角 色，每个角色都有它特定的一个接口，此时，这个原则可以叫做“角色隔离原则”。
如果把“接口”理解成狭义的特定语言的接口，那么ISP表达的意思是指接口仅仅提供客户端 需要的行为，客户端不需要的行为则隐藏起来，应当为客户端提供尽可能小的单独的接口， 而不要提供大的总接口。在面向对象编程语言中，实现一个接口就需要实现该接口中定义的 所有方法，因此大的总接口使用起来不一定很方便，为了使接口的职责单一，需要将大接口 中的方法根据其职责不同分别放在不同的小接口中，以确保每个接口使用起来都较为方便， 并都承担某一单一角色。接口应该尽量细化，同时接口中的方法应该尽量少，每个接口中只 包含一个客户端（如子模块或业务逻辑类）所需的方法即可，这种机制也称为“定制服务”，即 为不同的客户端提供宽窄不同的接口。

如果用户被迫依赖他们不使用的接口，当接口发生改变时，他们也不得不跟着改变。换而言之，一个用户依赖了未使用但被其他用户使用的接口，当其他用户修改该接口时，依赖该接口的所有用户都将受到影响。这显然违反了开闭原则，也不是我们所期望的。

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）

如果说开闭原则是面向对象设计的目标，那么依赖倒转原则就是面向对象设计的主要实现机制之一，它是系统抽象化的具体实现。依赖倒转原则是Robert C. Martin在1996年为C++Reporter所写的专栏Engineering Notebook 的第三篇，后来加入到他在2002年出版的经典著作 Agile Software Development, Principles, Patterns, and Pratices一书中。

依赖倒转原则定义如下：
高层模块不应该依赖底层模块，它们都应该依赖抽象。抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。

简单来说，依赖倒转原则要求针对接口编程，不要针对实现编程。

依赖倒转原则要求在程序代码中传递参数时或在关联关系中尽量引用层次高的抽象层类，即使用接口和抽象类进行变量类型声明、参数声明、参数类型声明、方法返回类型声明，以及数据类型的转换等，而不要用具体类来做这些事情。为了确保该原则的应用，一个具体类应当只实现接口或抽象类中声明过的方法，而不要给出多余的方法，否则将无法调用到子类中增加的新方法。

在引入抽象层后，系统将具有更好的灵活性，在程序中尽量使用抽象层进行编程，而将具体类写在配置文件中，这样如果系统行为发生变化，只需要对抽象层进行扩展，并修改配置文件，而无须修改原有系统的源代码，在不修改的情况下来扩展系统的功能，满足开闭原则的需求。

七 合成复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle ，CARP）

合成复用原则又称为组合/聚合复用原则(Composition/Aggregate Reuse Principle, CARP)，其定 义如下：

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。

合成复用原则就是在一个新的对象里通过关联关系（包括组合关系和聚合关系）来使用一些 已有的对象，使之成为新对象的一部分；新对象通过委派调用已有对象的方法达到复用功能 的目的。简言之：复用时要尽量使用组合/聚合关系（关联关系），少用继承。

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。

通过继承来进行复用的主要问题在于继承复用会破坏系统的封装性，因为继承会将基类的实 现细节暴露给子类，由于基类的内部细节通常对子类来说是可见的，所以这种复用又称“白 箱”复用，如果基类发生改变，那么子类的实现也不得不发生改变；从基类继承而来的实现是 静态的，不可能在运行时发生改变，没有足够的灵活性；而且继承只能在有限的环境中使用 （如类没有声明为不能被继承）。