七大软件设计原则

前言

课程目标

1、通过对节课内容的学习，了解设计原则的重要性。
2、掌握七大设计原则的具体内容。

内容定位：

学习设计原则，学习设计模式的基础。在实际开发过程中，并不是一定要求所有代码都遵循设计原则，我们要考虑人力、时间、成本、质量，不是刻意追求完美，要在适当的场景遵循设计原则，体现的是一种平衡取舍，帮助我们设计出更加优雅的代码结构。

一、开闭原则（Open-Closed Principle, OCP）

开闭原则（Open-Closed Principle, OCP）是指一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭。所谓的开闭，也正是对扩展和修改两个行为的一个原则。强调的是用抽象构建框架，用实现扩展细节。可以提高软件系统的可复用性及可维护性。开闭原则，是面向对象设计中最基础的设计原则。它指导我们如何建立稳定灵活的系统，例如：我们版本更新，我尽可能不修改源代码，但是可以增加新功能。

定义：一个软件实体如类，模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭。
用抽象构建框架，用实现扩展细节

优点：提高软件系统的可复用性及可维护性

二、依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle,DIP）

依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle,DIP）是指设计代码结构时，高层模块不应该依赖底层模块，二者都应该依赖其抽象。抽象不应该依赖细节；细节应该依赖抽象。通过依赖倒置，可以减少类与类之间的耦合性，提高系统的稳定性，提高代码的可读性和可维护性，并能够降低修改程序所造成的风险。

定义：高层模块不应该依赖低层模块，二者应该依赖其抽象。
抽象不应该依赖细节；细节应该依赖缓抽象
针对接口编程，不应该针对实现编程

优点：可以减少类间的耦合性，提高系统稳定性，提高代码可读性和可维护性，可降低修改程序所造成的风险。

2.1 对于依赖倒置原则的理解

框架在架构设计上遵循一个重要的设计原则叫“依赖倒转原则”，依赖倒转原则是高层模块不能依赖低层模块，它们应该共同依赖一个抽象，这个抽象由高层模块定义，由低层模块实现。所谓高层模块和低层模块的划分，简单说来就是在调用链上，处于前面的是高层，后面的是低层。

使用依赖导致原则的原因：

1. 问题由来：类A直接依赖类B，假如要将类A改为依赖类C，则必须通过修改类A的代码来达成。这种场景下，类A一般是高层模块，负责复杂的业务逻辑；类B和类C是低层模块，负责基本的原子操作；假如修改类A，会给程序带来不必要的风险。
2. 解决方案：将类A修改为依赖接口I，类B和类C各自实现接口I，类A通过接口I间接与类B或者类C发生联系，则会大大降低修改类A的几率。（其实换成接口，可能下面的很多代码都不需要变了，如果还是A，B的对象实例，那么下面的代码可能会发生修改。）
3. 依赖倒置原则针对的是接口编程。
4. 对于容易发生的变化的地方，提供接口，接口具有高度抽象性，让其进行接收，这样就可以极大的减少修改高层模块中的代码。

个人认为这是多态的体现。 

三、单一职责（Simple Responsibility Pinciple，SRP）

单一职责（Simple Responsibility Pinciple，SRP）是指不要存在多于一个导致类变更的原因。假设我们有一个 Class 负责两个职责，一旦发生需求变更，修改其中一个职责的逻辑代码，有可能会导致另一个职责的功能发生故障。这样一来，这个 Class 存在两个导致类变更的原因。如何解决这个问题呢？我们就要给两个职责分别用两个 Class 来实现，进行解耦。后期需求变更维护互不影响。这样的设计，可以降低类的复杂度，提高类的可读性，提高系统的可维护性，降低变更引起的风险。总体来说就是一个 Class/Interface/Method 只负责一项职责。

• 定义：不要存在多于一个导致类变更的原因
  一个类/ 接口/方法只负责一项职责
• 优点：降低类的复杂度、提高类的可读性，提高系统的可维护性、降低变更的风险

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

接口隔离原则（Interface Segregation Principle, ISP）是指用多个专门的接口，而不使用单一的总接口，客户端不应该依赖它不需要的接口。这个原则指导我们在设计接口时应当注意一下几点：

1. 一个类对一类的依赖应该建立在最小的接口之上。
2. 建立单一接口，不要建立庞大臃肿的接口。
3. 尽量细化接口，接口中的方法尽量少（不是越少越好，一定要适度）。

接口隔离原则符合我们常说的高内聚低耦合的设计思想，从而使得类具有很好的可读性、可扩展性和可维护性。我们在设计接口的时候，要多花时间去思考，要考虑业务模型，包括以后有可能发生变更的地方还要做一些预判。所以，对于抽象，对业务模型的理解是非常重要的。

优点：符合高内聚低耦合的设计思想，从而使得类具有很好的可读性、可扩展性和可维护性

五、迪米特法则

迪米特原则（Law of Demeter LoD）是指一个对象应该对其他对象保持最少的了解，又叫最少知道原则（Least Knowledge Principle,LKP），尽量降低类与类之间的耦合。迪米特原则主要强调只和朋友交流，不和陌生人说话。出现在成员变量、方法的输入、输出参数中的类都可以称之为成员朋友类，而出现在方法体内部的类不属于朋友类。

• 定义：一个对象对其他对象保持最少的了解。又叫最少知道原则
• 尽量降低类与类之间的耦合
• 优点：降低类之间的耦合
• 强调只和朋友交流
• 朋友：出现在成员变量、方法的输入、输出参数中的类称为成员朋友类，而出现在方法体内部的类不属于朋友类

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

里氏替换原则（Liskov Substitution Principle,LSP）是指如果对每一个类型为 T1 的对象 o1,都有类型为 T2 的对象 o2,使得以 T1 定义的所有程序 P 在所有的对象 o1 都替换成 o2 时，程序 P 的行为没有发生变化，那么类型 T2 是类型 T1 的子类型。定义看上去还是比较抽象，我们重新理解一下，可以理解为一个软件实体如果适用一个父类的话，那一定是适用于其子类，所有引用父类的地方必须能透明地使用其子类的对象，子类对象能够替换父类对象，而程序逻辑不变。根据这个理解，我们总结一下：
引申含义：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。

1. 子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法。
2. 子类中可以增加自己特有的方法。
3. 当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的输入/入参）要比父类方法的输入参数更宽松。
4. 当子类的方法实现父类的方法时（重写/重载或实现抽象方法），方法的后置条件（即方法的输
   出/返回值）要比父类更严格或相等
    

使用里氏替换原则有以下优点：

1. 约束继承泛滥，开闭原则的一种体现。
2. 加强程序的健壮性，同时变更时也可以做到非常好的兼容性，提高程序的维护性、扩展性。降低
   需求变更时引入的风险。

一句话解释里氏替换原则：
子类接受的参数（类型）范围比父类大，返回的类型范围比父类小。可以理解为子类比父类强，父亲能干的事情儿子一定可以，反过来不一定成立。 

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

合成复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle,CARP）是指尽量使用对象组合(has-a)/聚合(contanis-a)，而不是继承关系达到软件复用的目的。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。继承我们叫做白箱复用，相当于把所有的实现细节暴露给子类。组合/聚合也称之为黑箱复用，对类以外的对象是无法获取到实现细节的。
 

总结

学习设计原则，学习设计模式的基础。在实际开发过程中，并不是一定要求所有代码都遵循设计原则，我们要考虑人力、时间、成本、质量，不是刻意追求完美，要在适当的场景遵循设计原则，体现的是一种平衡取舍，帮助我们设计出更加优雅的代码结构。

拓展链接（此文作者是根据课程撰写的文章，会有一些案例）：软件设计的七大原则