要把軟體做得非常靈活又要便於維護是一個很困難的事情。靈活的軟體他的結構就複雜,維護起來就困難。有得必有失,關鍵就在於如何處理這兩者,使得大於失。軟體的設計開發應遵循以下六大原則:
1. OCP
全稱:“Open-Closed Principle” 開放-封閉原則
說明:對擴充開放,對修改關閉。
優點:按照OCP原則設計出來的系統,降低了程式各部分之間的耦合性,其適應性、靈活性、穩定性都比較好。當已有軟體系統需要增加新的功能時,不需要對作為系統基礎的抽象層進行修改,只需要在原有基礎上附加新的模組就能實現所需要添加的功能。增加的新模組對原有的模組完全沒有影響或影響很小,這樣就無須為原有模組進行重新測試。
如何?“開-閉”原則
在物件導向設計中,不允許更改的是系統的抽象層,而允許擴充的是系統的實現層。換言之,定義一個一勞永逸的抽象設計層,允許儘可能多的行為在實現層被實現。
解決問題關鍵在於抽象化,抽象化是物件導向設計的第一個核心本質。
對一個事物抽象化,實質上是在概括歸納總結它的本質。抽象讓我們抓住最最重要的東西,從更高一層去思考。這降低了思考的複雜度,我們不用同時考慮那麼多的東西。換言之,我們封裝了事物的本質,看不到任何細節。
在物件導向編程中,通過抽象類別及介面,規定了具體類的特徵作為抽象層,相對穩定,不需更改,從而滿足“對修改關閉”;而從抽象類別匯出的具體類可以改變系統的行為,從而滿足“對擴充開放”。
對實體進行擴充時,不必改動軟體的原始碼或者二進位代碼。關鍵在於抽象。
2. LSP
全稱:“Liskov Substitution Principle” 裡氏代換原則
說明:子類型必須能夠替換它們的基底類型。一個軟體實體如果使用的是一個基類,那麼當把這個基類替換成繼承該基類的子類,程式的行為不會發生任何變化。軟體實體察覺不出基類對象和子類對象的區別。
優點:可以很容易的實現同一父類下各個子類的互換,而用戶端可以毫不察覺。
3. DIP
全稱:“Dependence Inversion Principle”依賴倒置原則
說明:要依賴於抽象,不要依賴於具體。用戶端依賴於抽象耦合。
抽象不應當依賴於細節;細節應當依賴於抽象;
要針對介面編程,不針對實現編程。
優點:使用傳統過程化程式設計所建立的依賴關係,策略依賴於細節,這是糟糕的,因為策略受到細節改變的影響。依賴倒置原則使細節和策略都依賴於抽象,抽象的穩定性決定了系統的穩定性。
怎樣做到依賴倒置?
以抽象方式耦合是依賴倒轉原則的關鍵。抽象耦合關係總要涉及具體類從抽象類別繼承,並且需要保證在任何引用到基類的地方都可以改換成其子類,因此,裡氏代換原則是依賴倒轉原則的基礎。
在抽象層次上的耦合雖然有靈活性,但也帶來了額外的複雜性,如果一個具體類發生變化的可能性非常小,那麼抽象耦合能發揮的好處便十分有限,這時可以用具體耦合反而會更好。
層次化:所有結構良好的物件導向構架都具有清晰的層次定義,每個層次通過一個定義良好的、受控的介面向外提供一組內聚的服務。
依賴於抽象:建議不依賴於具體類,即程式中所有的依賴關係都應該終止於抽象類別或者介面。盡量做到:
1、任何變數都不應該持有一個指向具體類的指標或者引用。
2、任何類都不應該從具體類派生。
3、任何方法都不應該覆寫它的任何基類中的已經實現的方法。
4. ISP
全稱:“Interface Segregation Principle” 介面隔離原則
說明:使用多個專一功能的介面比使用一個的總介面總要好。從一個客戶類的角度來講:一個類對另外一個類的依賴性應當是建立在最小介面上的。過於臃腫的介面是對介面的汙染,不應該強迫客戶依賴於它們不用的方法。
優點:會使一個軟體系統功能擴充時,修改的壓力不會傳到別的對象那裡。
如何?介面隔離原則
不應該強迫使用者依賴於他們不用的方法。
1、利用委託分離介面。
2、利用多繼承分離介面。
5. CARP or CRP
全稱:“Composite/Aggregate Reuse Principle” 合成/彙總複用原則 or “Composite Reuse Principle” 合成複用原則
說明:如果新對象的某些功能在別的已經建立好的對象裡面已經實現,那麼盡量使用別的對象提供的功能,使之成為新對象的一部分,而不要自己再重新建立。新對象通過向這些對象的委派達到複用已有功能的。
簡而言之,要盡量使用合成/彙總,盡量不要使用繼承。
優點:
1) 新對象存取成分對象的唯一方法是通過成分對象的介面。
2) 這種複用是黑箱複用,因為成分對象的內部細節是新對象所看不見的。
3) 這種複用支援封裝。
4) 這種複用所需的依賴較少。
5) 每一個新的類可以將焦點集中在一個任務上。
6) 這種複用可以在已耗用時間內動態進行,新對象可以動態引用與成分物件類型相同的對象。
7) 作為複用手段可以應用到幾乎任何環境中去。
缺點:
就是系統中會有較多的對象需要管理。
6. LOD or LKP
全稱:“Law of Demeter” 迪米特原則 or “Least Knowledge Principle” 最少知識原則
說明:對象與對象之間應該使用儘可能少的方法來關聯,避免千絲萬縷的關係。
如何?迪米特法則
迪米特法則的主要用意是控制資訊的過載,在將其運用到系統設計中應注意以下幾點:
1) 在類的劃分上,應當建立有弱耦合的類。類之間的耦合越弱,就越有利於複用。
2) 在類的結構設計上,每一個類都應當盡量降低成員的存取權限。一個類不應當public自己的屬性,而應當提供取值和賦值的方法讓外界間接訪問自己的屬性。
3) 在類的設計上,只要有可能,一個類應當設計成不變類。
4) 在對其它對象的引用上,一個類對其它對象的引用應該降到最低。
還有個單一職責原則:
SRP簡介(SRP--Single-Responsibility Principle):就一個類而言,應該只專註於做一件事和僅有一個引起它變化的原因。所謂職責,我們可以理解他為功能,就是設計的這個類功能應該只有一個,而不是兩個或更多。也可以理解為引用變化的原因,當你發現有兩個變化會要求我們修改這個類,那麼你就要考慮撤分這個類了。因為職責是變化的一個軸線,當需求變化時,該變化會反映類的職責的變化。 使用SRP注意點:1、一個合理的類,應該僅有一個引起它變化的原因,即單一職責;
2、在沒有變化徵兆的情況下應用SRP或其他原則是不明智的;
3、在需求實際發生變化時就應該應用SRP等原則來重構代碼;
4、使用測試驅動開發會迫使我們在設計出現臭味之前分離不合理代碼;
5、如果測試不能迫使職責分離,僵化性和脆弱性的臭味會變得很強烈,那就應該用Facade或Proxy模式對代碼重構;SRP優點:消除耦合,減小因需求變化引起代碼僵化。
你不必嚴格遵守這些原則,違背它們也不會被處以宗教刑罰。但你應當把這些原則看成警鈴,若違背了其中的一條,那麼警鈴就會響起。
-----Arthur J.Riel
(1)所有資料都應該隱藏在所在的類的內部。
(2)類的使用者必須依賴類的共有介面,但類不能依賴它的使用者。p15
(3)盡量減少類的協議中的訊息。
(4)實現所有類都理解的最基本公有介面[例如,拷貝操作(深拷貝和淺拷貝)、相等性判斷、正確輸出內容、從ASCII描述解析等等]。 p16
(5)不要把實現細節(例如放置共用代碼的私人函數)放到類的公有介面中。
如果類的兩個方法有一段公用代碼,那麼就可以建立一個防止這些公用代碼的私人函數。
(6)不要以使用者無法使用或不感興趣的東西擾亂類的公有介面。p17
(7)類之間應該零耦合,或者只有匯出耦合關係。也即,一個類要麼同另一個類毫無關係,要麼只使用另一個類的公有介面中的操作。 p18
(8)類應該只表示一個關鍵抽象。
包中的所有類對於同一類性質的變化應該是共同封閉的。一個變化若對一個包影響,則將對包中的所有類產生影響,而對其他的包不造成任何影響 .
(9)把相關的資料和行為集中放置。
設計者應當留意那些通過get之類操作從別的對象中擷取資料的對象。這種類型的行為暗示著這條經驗原則被違反了。
(10)把不相關的資訊放在另一個類中(也即:互不溝通的行為)。p19
朝著穩定的方向進行依賴.
(11)確保你為之建模的抽象概念是類,而不只是對象扮演的角色。p23
(12)在水平方向上儘可能統一地分布系統功能,也即:按照設計,頂層類應當統一地共用工作。
(13)在你的系統中不要建立全能類/對象。對名字包含Driver、Manager、System、Susystem的類要特別多加小心。
規劃一個介面而不是實現一個介面。
(14)對公用介面中定義了大量存取方法的類多加小心。大量存取方法意味著相關資料和行為沒有集中存放。
(15)對包含太多互不溝通的行為的類多加小心。
這個問題的另一表現是在你的應用程式中的類的公有介面中建立了很多的get和set函數。
(16)在由同使用者介面互動的物件導向模型構成的應用程式中,模型不應該依賴於介面,介面則應當依賴於模型。
(17)儘可能地按照現實世界建模(我們常常為了遵守系統功能分布原則、避免全能類原則以及集中放置相關資料和行為的原則而違背這條原則) 。
(18)從你的設計中去除不需要的類。
一般來說,我們會把這個類降級成一個屬性。
(19)去除系統外的類。
系統外的類的特點是,抽象地看它們只往系統領域發送訊息但並不接受系統領域內其他類發出的訊息。
(20)不要把操作變成類。質疑任何名字是動詞或者派生自動詞的類,特別是只有一個有意義行為的類。考慮一下那個有意義的行為是否應當遷移到已經存在或者尚未發現的某個類中。
(21)我們在建立應用程式的分析模型時常常引入代理類。在設計階段,我們常會發現很多代理沒有用的,應當去除。
(22)盡量減少類的共同作業者的數量。
一個類用到的其他類的數目應當盡量少。
(23)盡量減少類和共同作業者之間傳遞的訊息的數量。
(24)盡量減少類和共同作業者之間的協作量,也即:減少類和共同作業者之間傳遞的不同訊息的數量。
(25)盡量減少類的扇出,也即:減少類定義的訊息數和發送的訊息數的乘積
(26)如果類包含另一個類的對象,那麼包含類應當給被包含的對象發送訊息。也即:內含項目關聯性總是意味著使用關係。
(27)類中定義的大多數方法都應當在大多數時間裡使用大多數資料成員。
(28)類包含的對象數目不應當超過開發人員短期記憶的容量。這個數目常常是6。
當類包含多於6個資料成員時,可以把邏輯相關的資料成員劃分為一組,然後用一個新的包含類去包含這一群組成員。
(29)讓系統功能在窄而深的繼承體系中垂直分布。
(30)在實現語義約束時,最好根據類定義來實現。這常常會導致類泛濫成災,在這種情況下,約束應當在類的行為中實現,通常是在建構函式中實現,但不是必須如此。
(31)在類的建構函式中實現語義約束時,把約束測試放在建構函式領域所允許的盡量深的包含層次中。
(32)約束所依賴的語義資訊如果經常改變,那麼最好放在一個集中式的第3方對象中
(33)約束所依賴的語義資訊如果很少改變,那麼最好分布在約束所涉及的各個類中。
(34)類必須知道它包含什麼,但是不能知道誰包含它。
(35)共用字面範圍(也就是被同一個類所包含)的對象相互之間不應當有使用關係
(36)繼承只應被用來為特化階層建模。
(37)衍生類別必須知道基類,基類不應該知道關於它們的衍生類別的任何資訊。
(38)基類中的所有資料都應當是私人的,不要使用保護資料。
類的設計者永遠都不應該把類的使用者不需要的東西放在公有介面中。
(39)在理論上,繼承層次體系應當深一點,越深越好。
(40)在實踐中,繼承層次體系的深度不應當超出一個普通人的短期記憶能力。一個廣為接受的深度值是6
(41)所有的抽象類別都應當是基類
(42)所有的基類都應當是抽象類別
(43)把資料、行為和/或介面的共性儘可能地放到繼承層次體系的高端。
(44)如果兩個或更多個類共用公用資料(但沒有公用行為),那麼應當把公用資料放在一個類中,每個共用這個資料的類都包含這個類。
(45)如果兩個或更多個類有共同的資料和行為(就是方法),那麼這些類的每一個都應當從一個表示了這些資料和方法的公用基類繼承。 (46)如果兩個或更多個類共用公用介面(指的是訊息,而不是方法),那麼只有他們需要被多態地使用時,他們才應當從一個公用基類繼承。 (47)對物件類型的顯示的分情況分析一般是錯誤的。在大多數這樣的情況下,設計者應當使用多態。
(48)對屬性值的顯示的分情況分析常常是錯誤的。類應當解耦合成一個繼承階層,每個屬性值都被變換成一個衍生類別。
(49)不要通過繼承關係來為類的動態語義建模。試圖用靜態語義關係來為動態語義建模會導致在運行時切換類型。
(50)不要把類的對象變成衍生類別。對任何只有一個執行個體的衍生類別都要多加小心。
(51)如果你覺得需要在運行時刻建立新的類,那麼退後一步以認清你要建立的是對象。現在,把這些對象概括成一個類。
(52)在衍生類別中用空方法(也就是什麼也不做的方法)來覆寫基類中的方法應當是非法的。
(53)不要把可選包含同對繼承的需要相混淆。把可選包含建模成繼承會帶來泛濫成災的類。
(54)在建立繼承層次時,試著建立可複用的架構,而不是可複用的組件。
(55)如果你在設計中使用了多重繼承,先假設你犯了錯誤。如果沒犯錯誤,你需要設法證明。
(56)只要在物件導向設計中用到了繼承,問自己兩個問題:(1)衍生類別是否是它繼承的那個東西的一個特殊類型?(2)基類是不是衍生類別的一部分?
(57)如果你在一個物件導向設計中發現了多重繼承關係,確保沒有哪個基類實際上是另一個基類的衍生類別。
(58)在物件導向設計中如果你需要在內含項目關聯性和關聯關係間作出選擇,請選擇內含項目關聯性。
(59)不要把全域資料或全域函數用於類的對象的薄記工作。應當使用類變數或類方法。
(60)物件導向設計者不應當讓實體設計準則來破壞他們的邏輯設計。但是,在對邏輯設計作出決策的過程中我們經常用到實體設計準則。
(61)不要繞開公用介面去修改對象的狀態。