编程规则 - 3 类设计规则 （2） 类设计的基本要求

 

 

3.3 类设计的基本要求

    上面讲述了系统设计和类设计的基本规则，理论性较强，你也许一段时间难以理解好，下面介绍类设计的基本要求，更加易于实践，你需要认真做好，上面的那些规则你可以在实践过程中逐步理解，软件设计是一门实践科学，纸上谈兵永远难以得其门而入，实践是最好的老师，不过你还是要努力体会上面原则和方法，它会让你少走弯路。简单地说设计类时的基本要求是：

1） 类要短小、职责单一（SRP单一职责原则）

2） 类要高内聚低耦合

3） 类及类之间的关系要有合理的结构化体系。

这几条看似很简单，但由于概念抽象，还是不易于理解和把握，下面会分别说明，在说明之前，先给出较通俗的类设计基本要求：

a） 类要描述客观业务领域和解决方案（技术领域）的真实对象；

b） 类要有总体架构体系；

c） 类要有一个简洁的名称；

d） 类要尽可能隐藏内部信息；

说明：a）告诉我们不要按照我们的臆想设计类，不要创造怪物(软件工程中传说的人狼就是这样制造出来的啊)，面向对象不仅仅是OO技术，更重要的是你在设计时要面向客观的业务领域对象，每个类都必须与实际业务领域和技术领域的客观事物对应，如果找不到对应的事物，你就要注意了，你可能在创造怪物。你可能会说我需要这个类，但是的确找不到对应的事物；这时你需要换个思路，事实上你需要把业务领域想象为一个全手工作业的系统，这时需要的事物在这个领域中就都出现了，其实就是将业务活动打回到原始手工状态（没有计算系统，纯手工系统如何运作的状态），例如纯手工作业的银行系统，银行前台会有接柜的柜员，后台会有会计、记账员，他们要使用各种凭证、账本、台账和登记簿，这些凭证、账簿等就是我们提炼实体对象的客观事物，各种“员”，就是我们提炼操作、服务类对象对应的客观事物；如果这种手工银行准备实现通存通兑，就需要有一个集中的后台部门，前端柜员需要通过电话或传真，把客户要办的业务信息发到后台，后台根据集中的账簿进行处理（实际上早期的银行的确如此处理业务），这时就引出了通讯、报文等事物，也就更接近目前C/S（或B/S）模式的业务系统了，解决方案领域的事物就出来了。这时你可能就找到了面向对象真正含义，并为你的类找的了对应的可观事物，如果你还没找到，你就要检讨了，极有可能你在制造怪物。

    模拟手工往往是对软件系统设计的贬义说法，但是两个方面：其一，客观业务领域是通过几十年业务发展形成的，积累了人类的智慧，理应作为我们系统设计的重要参考。其二，我们在设计时也不能盲目机械地模仿，而必须进行分析、抽象，综合、提炼去伪存真，你就会发现—对象就在现实中，真理可观存在，等待你智慧的大脑去发现。

   b)在做类设计时，除了做好一个具体类的设计，还必须做好与类相关的架构设计：

包结构设计，包是类的容器，一个系统通常会有若干类构成，这些类如何合理地组织起来，有一个清晰的组织结构是非常重要的，必须重视包结构的设计。

类的继承结构设计，类实际上是生存在一个环境之中，仅注重类自身的设计还远远不够，必须重视类的继承关系及相互关系（下面会介绍），我们许多设计，都把类设计成一个独立体，天下独尊，按着a）中的原则，类是要与客观事物对应的，而客观世界中是没有这种独生独长的事物的，石头里蹦出来的猴子只是神话中的故事，因此，我们的类设计必须杜绝不实现任何接口也不继承任何类的设计，除非你本身就是接口或基类，同时基类和接口必须由总体组设计。

事实上，类主要划分为两大类，数据类（如实体对象、传输对象等，相当于java Bean）和行为类（如前端的AEM、后台的服务），在我们的开发体系下，已经分别确定了他们的顶级接口和基类，我们设计的类必须遵循此继承体系。尽管如此，在此体系之下的具体类继承体系的设计更为重要，涉及到你对一个业务领域的认识水平，例如我们在设计银行核心系统的传输对象时，如何将银行上千个功能对传输对象的要求，分解为几大类，各大类下再如何划分为若干小类，从而用一套结构合理、小规模的类满足银行全部功能对数据传输的细节要求，对于同一种类的业务通过基类的拓展，实现所有相关子类的拓展，底层子类的修改又不影响其他类，达到稳定与拓展的均衡。

类的依赖层次，尽管在系统设计过程中，我们不断强调解耦！解耦，但如果一个类与任何其他类都无关联，那么该类也就没用了，也就是说类必然会与其他类相互作用和依赖，必然要耦合，问题的关键在于如果将耦合降到最低，做到必须耦合的才耦合，依据最小知识原则和依赖倒置原则，一个类尽可能依赖最少的类，在与非本包内的类耦合时，要依赖接口、基类或抽象类，不要依赖非本包的具体类。下图给出了一个类依赖关系示意图：

 

 

      两个包之间通过接口依赖，更进一步可以通过放在公共包中的工厂方法获取B包中的实际对象，同一个包内的类之间的依赖关系要有合理的层次，合理的依赖层次能够降低类的耦合度，要做到这样，类设计要遵循单一职责原则和最小知识原则，不与陌生人说话，只和朋友圈打交道。这样就可以将类与类之间的影响降低到最小，从而利于系统的拓展和稳定。

c)类要有一个简洁的名称，类的名称要能够很好地、准确地、简明地描述其职责，这也是坚持一个类是否职责过多的好办法，如果你没办法为类起一个简单、准确的名字，可能意味着：①这个类职责太多；②这个类职责不清；③你还没有为它确定一个好名字；如果是最后一点，你可以先为它起一个朴实的名字，简明地表达它的职责就好，记住当有了更恰当的名字是，要积极地重构，一个恰当准确的名字对于类非常重要，名如其类、类如其名啊。

类名应该是名称或名词短语，不应该是动词。

    d)类要尽可能隐藏内部信息；我们规定类的属性必须私有化，尽可能不对外提供设置方法（数据对象和传输对象除外），类的方法不需要公开的就一定不要公开，内部使用数据模型（如List、Set、Map等）不允许对外暴漏。

       下面再对前面1）-3）原则说明如下：

1） 类要短小、职责单一（SRP单一职责原则）

短小不是目标，职责单一而完备才是关键，事实上，世界上一切事物的进化过程就是一个分工越来越单一明确的过程，以生物进化为例，最原始的生命只是一堆蛋白质簇拥而成，没有分工、组织松散，因此也非常脆弱，后来逐步进化，一部分负责行走，一部分负责进食，一部分负责消化，一部分负责运输，逐步就形成组织和器官，逐步走向生命的高级形态；同样软件系统也是一个无形的生命体，没有严格分工、组织松散混乱的系统必然是一个原始的软件体，有着良好体系结构、分工明确具体的软件系统才是一个处于高级形态的软件体。类作为构成软件体系的基本单元，它必须职能单一而完备，要遵循SRP原则。

2） 类要高内聚低耦合

如果类满足了单一职责原则，它往往就高内聚了，因为它仅围绕单一职责工作，专注自然就内聚，一个类首先它的属性必须相对少，所有的属性都是它必须拥有的，剔除与其职能无关的属性；其考察一个类的内聚度，可以通过考察它的方法与它的属性之间的紧密程度，如果每个方法都使用到多个属性，表示它的内聚度是比较高的，反之内聚度是比较低的，内聚度高表明类的属性和方法相互依赖、相互结合成为一个逻辑整体，专注于一个职责。

低耦合，要参照类的依赖层次的说明处理好类的依赖关系。

3） 类及类之间的关系要有合理的结构化体系。

参见上面关于b）的说明。