小谈设计模式（5）—开放封闭原则

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主要对目前市面上常见的23种设计模式进行逐一分析和总结，希望有兴趣的小伙伴们可以看一下，会持续更新的。希望各位可以监督我，我们一起学习进步，加油，各位。

开放封闭原则

开放封闭原则是面向对象设计中的一个重要原则，它指导我们编写可扩展、可维护和可复用的代码。

核心思想

软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改封闭。也就是说，当需要增加新的功能时，应该通过扩展已有的代码来实现，而不是修改已有的代码。

关键词概括

扩展

当需求发生变化时，我们希望能够方便地增加新的功能或特性，而不需要对已有的代码进行修改。这样可以减少引入新错误的风险。

封闭

已有的代码应该是稳定的，不应该受到需求变化的影响。即使需求发生变化，我们也不应该修改已有的代码。这样可以保护已有的代码，防止引入新的错误。

解释

抽象和接口

通过定义抽象类或接口，我们可以将可变的部分抽象出来，定义一组公共的方法和属性。这样，在需要扩展时，我们只需要实现新的子类或实现新的接口即可，而不需要修改已有的代码。

多态

通过使用多态，我们可以在运行时动态地选择不同的实现。这样，我们可以通过扩展已有的类或接口来实现新的功能，而不需要修改已有的代码。

代码示例

// 定义一个接口
public interface Shape {
    void draw();
}

// 定义一个实现类
public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a circle");
    }
}

// 定义一个扩展类
public class Rectangle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a rectangle");
    }
}

// 定义一个客户端类
public class Client {
    public void drawShapes(List<Shape> shapes) {
        for (Shape shape : shapes) {
            shape.draw();
        }
    }
}

// 测试代码
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Client client = new Client();
        List<Shape> shapes = new ArrayList<>();
        shapes.add(new Circle());
        shapes.add(new Rectangle());
        client.drawShapes(shapes);
    }
}

代码解释

在上面的代码中，我们定义了一个 Shape 接口，它有一个 draw() 方法。然后我们定义了一个实现类 Circle 和一个扩展类 Rectangle，它们都实现了 Shape 接口。

在客户端类 Client 中，我们定义了一个 drawShapes() 方法，它接受一个 List 参数，并循环调用每个 Shape 对象的 draw() 方法。这样，我们可以通过扩展 Shape 接口并实现新的子类来增加新的图形类型，而不需要修改已有的代码。

在测试代码中，我们创建了一个 Client 对象，并传入一个包含 Circle 和 Rectangle 对象的 List。然后调用 drawShapes() 方法，它会依次调用每个图形对象的 draw() 方法，输出相应的图形。

这个示例代码演示了如何使用开放封闭原则来实现代码的扩展。通过定义一个公共的接口并实现多个子类，我们可以在不修改已有的代码的情况下，扩展代码的功能。

优缺点

优点

可扩展性

开放封闭原则可以使系统具有良好的扩展性。通过定义抽象类或接口，并实现新的子类或接口，我们可以在不修改已有的代码的情况下，增加新的功能。

可维护性

开放封闭原则可以提高代码的可维护性。通过将可变的部分与稳定的部分分离开来，我们可以更容易地理解和修改代码。当需求发生变化时，我们只需要扩展已有的类或接口，而不需要修改已有的代码。

可复用性

开放封闭原则可以增加代码的可复用性。通过定义抽象类或接口，并实现新的子类或接口，我们可以将相同的代码逻辑应用于不同的场景中。

高内聚低耦合

开放封闭原则可以提高代码的内聚性和减少代码的耦合性。通过将可变的部分封装在独立的类中，并通过接口进行交互，我们可以将代码分解为独立的模块，从而提高代码的内聚性和减少代码的耦合性。

缺点

抽象设计的复杂性

开放封闭原则可能会增加代码的复杂性。通过引入抽象类或接口，我们需要定义更多的类和接口，这会增加代码的复杂性。

需要预留扩展点

开放封闭原则需要在设计时预留扩展点，这可能会增加设计的难度。如果没有正确地预留扩展点，可能需要修改已有的代码。

可能引入过度设计

开放封闭原则可能会导致过度设计。为了实现扩展性，我们可能会引入过多的抽象类和接口，这可能会增加代码的复杂性和理解难度。

总结

开放封闭原则是面向对象设计中的一个重要原则，它的核心思想是对扩展开放，对修改封闭。通过定义抽象类或接口，并实现新的子类或接口，可以在不修改已有的代码的情况下，增加新的功能。这样可以提高系统的扩展性、可维护性和可复用性，同时减少代码的耦合性和提高代码的内聚性。然而，开放封闭原则也可能增加代码的复杂性和设计难度，需要在实际应用中权衡利弊。总的来说，开放封闭原则是一种有助于构建可扩展、可维护和可复用的系统的重要原则。