软件设计原则----开-闭原则(OCP)

设计一个模块时，应当使该模块在不被修改的前提下被扩展，即可在不必修改源代码的情况下改变该模块的行为。

 陈述：
 软件实体（类、模块、函数等）应该是可以扩展的，同时还可以是不必修改的，更确切的说，函数实体应该：
（1）对扩展是开放的
当应用的需求变化时，我们可以对模块进行扩展，使其具有满足改变的新的行为。即：我们可以改变模块的功能
（2）对更改是封闭的
对模块进行扩展时，不必改动模块已有的源代码或二进制代码。

分析：

• 世界是变化的（而且变化很快），软件是对现实的抽象。---->软件必须能够扩展。

• 如果任何修改都需要改变已经存在的代码，那么可能导致牵一发动全身现象，进而导致雪崩效应，使软件质量显著下降。

实现OCP的关键是抽象：

例1：既不开放也不封闭的Client：

问题:
client和server都是具体类，接口与实现没有实现分离。如果我们想要让client调用一个新的server类，那么我们不得不修改client的源代码。从而带来编译、链接、部署等一系列的问题。

class client{
server& s;
public:
client(server& SER):s(SER) {}
void useServer(){
s.ServerFunc();
}
};

class server{
int serverData;
public:
void ServerFunc();
};

修改后的设计：

• 设计中ClientInterfece类是一个拥有抽象成员函数的抽象类。Client类使用一个抽象类，然而Client的对象却是用Server类的派生类的对象。

• 如果希望Client对象使用一个不同的服务器类，那么只需从ClientInterfece类派生一个新的类，无需对Client类做任何改动。

class client{
ClientInterface& ci;
public:
client(ClientInterface &
CI):ci(CI){}
void useServer(){
ci.ServerFunc();
}
};

class ClientInterface{
virtual void ServerFunc()=0;
};
class server:public ClientInterface{
int serverData;
public:
void ServerFunc();
};

问题：
为什么上述的ClientInterface这个类要取这么个名字，而不叫AbastractServer？
其实这里面蕴含了一个思想：

——client类中更多的描述了高层的策略，而Server类中是对这些策略的一种具体实现。

• 而接口是策略的一个组成部分，它与client端的关系更加密切。
• ClientInterface中定义了client期望Server做什么，而server具体类是对client这种要求的一种具体实现。
• OCP原则要求我们清晰地区分策略和策略的具体实现形式。允许扩展具体的实现形式（开放），同时将这种扩展与策略隔离开来，使其对上层的策略透明（封闭）。

例2：

//---------shape.h-----------------
emum ShapeType{circle,square};
struct Shape{
ShapeType itsType;
};
//---------circle.h-----------------
struct Circle{
ShapeType itsType;
double itsRadius;
CPoint itscenter;
};
//---------square.h-----------------
struct Square{
ShapeType itsType;
double itsSide;
CPoint itsTopLeft;
};

//---------drawAllShapes.cpp----------
typedef struct Shape * ShapePointer;
void DrawAllShapes(ShapePointer list[], int n){
int i;
for(i=0;i<n;i++){
struct Shape* s=list[i];
switch (s->itsType){
case square:
s->Square();
break;
case circle:
s->DrawCircle();
break;
}
}}

例2的问题：

这个程序不符合OCP，如果需要处理的几何图形中再加入“三角形”将引发大量的修改。

•  僵化的

增加Triangle会导致Shape、Square、Circle以及DrawAllShapes的重新编译和部署

•  脆弱的

因为存在大量的既难以查找又难以理解的Switch和If语句，修改稍有不慎，程序就会莫明其妙的出错

•  牢固的

想在一个程序中复用DrawAllShapes，都必须带上Circle、Square，即使那个程序不需要他们

例2 修改后的设计：

class Shape{
public:
virtual void Draw() const=0;
};
class Square:public Shape{
public:
virtual void Draw() const;
};
class Circle:public Shape{
public:
virtual void Draw() const;
};

void DrawAllShapes(Vector<Shape*>&
list){
vector<Shape*>::iterator i;
for(i=list.begin();i!=list.end();i++)
(*i)->Draw();
}

完全封闭了吗？

•  上述代码并不完全封闭——“如果我们希望正方形在所有圆之前绘制”会怎么样？——对绘图的顺序无法实现封闭
• 更糟糕的是，刚才的设计反而成为了实现“正方形在所有圆之前绘制”功能的障碍。

小结：

•  一般而言，无论模块多么“封闭”，都会存在一些无法对之封闭的变化

             没有对所有变化的情况都封闭的模型

• 我们怎么办？

             既然不可能完全封闭，我们必须有策略的对待此问题——对模型应该封闭那类变化作出选择，封闭最可能出现的变化
             ----这需要对领域的了解，丰富的经验和常识。
            --------错误的判断反而不美，因为OCP需要额外的开销（增加复杂度）
            ----敏捷的思想—— 我们预测他们，但是直到我们发现他们才行动

OCP----封装思想的体现

对可变性的封装原则：

•  找到一个系统的可变因素，将之封装起来。
•  考虑你的设计中什么会发生变化-------对应思路：什么会导致设计改变

具体的：

•  一种可变性不应该散落在代码的很多角落里，而应被封装在一个对象里。(继承可看作封装变化的方法。)
•  一种可变性不应与另一种可变性混在一起。(继承层次不应太多。)

相应设计模式：

•  Strategy
• Simple Factory
• Factory Method
• Abstract Factory
• Builder
• Bridge
• Façade
• Mediator

参考资源：

《设计模式：可复用面向对象软件的基础》，ERICH GAMMA RICHARD HELM RALPH JOHNSON JOHN VLISSIDES著作，李英军 马晓星 蔡敏 刘建中译，机械工业出版社，2005.6

《敏捷软件开发：原则、模式与实践》，Robert C. Martin著，邓辉译，清华大学出版社，2003.9

《设计模式解析》，Alan Shalloway等著（徐言声译），人民邮电出版社，2006.10