C#面對對象的七種設計原則

標籤：好的   不能   方法傳回值   升級   系統   行修改   inter   透明   資訊   

1.   開閉原則(Open-Closed Principle, OCP)

定義：軟體實體應當對擴充開放，對修改關閉。這句話說得有點專業，更通俗一點講，也就是：軟體系統中包含的各種組件，例如模組（Modules）、類（Classes）以及功能（Functions）等等，應該在不修改現有代碼的基礎上，去擴充新功能。開閉原則中原有“開”，是指對於組件功能的擴充是開放的，是允許對其進行功能擴充的；開閉原則中“閉”，是指對於代碼的修改是封閉的，即不應該修改原有的代碼。

問題由來：凡事的產生都有緣由。我們來看看，開閉原則的產生緣由。在軟體的生命週期內，因為變化、升級和維護等原因需要對軟體原有代碼進行修改時，可能會給舊代碼中引入錯誤，也可能會使我們不得不對整個功能進行重構，並且需要原有代碼經過重新測試。這就對我們的整個系統的影響特別大，這也充分展現出了系統的耦合性如果太高，會大大的增加後期的擴充，維護。為瞭解決這個問題，故人們總結出了開閉原則。解決開閉原則的根本其實還是在解耦合。所以，我們物件導向的開發，我們最根本的任務就是解耦合。 

解決方案：當軟體需要變化時，盡量通過擴充軟體實體的行為來實現變化，而不是通過修改已有的代碼來實現變化。 

小結：開閉原則具有理想主義的色彩，說的很抽象，它是物件導向設計的終極目標。其他幾條原則，則可以看做是開閉原則的實現。我們要用抽象構建架構，用實現擴充細節。

2.    單一職責原則（Single Responsibility Principle）

定義：一個類，只有一個引起它變化的原因。即：應該只有一個職責。

每一個職責都是變化的一個軸線，如果一個類有一個以上的職責，這些職責就耦合在了一起。這會導致脆弱的設計。當一個職責發生變化時，可能會影響其它的職責。另外，多個職責耦合在一起，會影響複用性。例如：要實現邏輯和介面的分離。需要說明的一點是單一職責原則不只是物件導向編程思想所特有的，只要是模組化的程式設計，都需要遵循這一重要原則。 

問題由來：類T負責兩個不同的職責：職責P1，職責P2。當由於職責P1需求發生改變而需要修改類T時，有可能會導致原本運行正常的職責P2功能發生故障。 

解決方案：分別建立兩個類T1、T2，使T1完成職責P1功能，T2完成職責P2功能。這樣，當修改類T1時，不會使職責P2發生故障風險；同理，當修改T2時，也不會使職責P1發生故障風險。

3.    裡氏替換原則（Liskov Substitution Principle） 

定義：子類型必須能夠替換掉它們的父類型。注意這裡的能夠兩字。有人也戲稱老鼠的兒子會打洞原則。

問題由來：有一功能P1，由類A完成。現需要將功能P1進行擴充，擴充後的功能為P，其中P由原有功能P1與新功能P2組成。新功能P由類A的子類B來完成，則子類B在完成新功能P2的同時，有可能會導致原有功能P1發生故障。 

解決方案：類B繼承類A時，除添加新的方法完成新增功能P2外，盡量不要重寫父類A的方法，也盡量不要重載父類A的方法 

小結：所有引用父類的地方必須能透明地使用其子類的對象。子類可以擴充父類的功能，但不能改變父類原有的功能，即：子類可以實現父類的抽象方法，子類也中可以增加自己特有的方法，但不能覆蓋父類的非抽象方法。當子類的方法重載父類的方法時，方法的前置條件（即方法的形參）要比父類方法的輸入參數更寬鬆。當子類的方法實現父類的抽象方法時，方法的後置條件（即方法的傳回值）要比父類更嚴格。

4.    迪米特法則（Law Of Demeter）

 定義：迪米特法則又叫最少知道原則，即：一個對象應該對其他對象保持最少的瞭解。如果兩個類不必彼此直接通訊，那麼這兩個類就不應當發生直接的相互作用。如果其中一個類需要調用另一個類的某一個方法的話，可以通過第三者轉寄這個調用。簡單定義為只與直接的朋友通訊。首先來解釋一下什麼是直接的朋友：每個對象都會與其他對象有耦合關係，只要兩個對象之間有耦合關係，我們就說這兩個對象之間是朋友關係。耦合的方式很多，依賴、關聯、組合、彙總等。其中，我們稱出現成員變數、方法參數、方法傳回值中的類為直接的朋友，而出現在局部變數中的類則不是直接的朋友。也就是說，陌生的類最好不要作為局部變數的形式出現在類的內部。

問題由來：類與類之間的關係越密切，耦合度越大，當一個類發生改變時，對另一個類的影響也越大。

最早是在1987年由美國Northeastern University的Ian Holland提出。通俗的來講，就是一個類對自己依賴的類知道的越少越好。也就是說，對於被依賴的類來說，無論邏輯多麼複雜，都盡量地的將邏輯封裝在類的內部，對外除了提供的public方法，不對外泄漏任何資訊。迪米特法則還有一個更簡單的定義：只與直接的朋友通訊。 

解決方案：盡量降低類與類之間的耦合。 自從我們接觸編程開始，就知道了軟體編程的總的原則：低耦合，高內聚。無論是面向過程編程還是物件導向編程，只有使各個模組之間的耦合盡量的低，才能提高代碼的複用率。 

迪米特法則的初衷是降低類之間的耦合，由於每個類都減少了不必要的依賴，因此的確可以降低耦合關係。但是凡事都有度，雖然可以避免與非直接的類通訊，但是要通訊，必然會通過一個“中介”來發生聯絡。故過分的使用迪米特原則，會產生大量這樣的中介和傳遞類，導致系統複雜度變大。所以在採用迪米特法則時要反覆權衡，既做到結構清晰，又要高內聚低耦合。 

5.    依賴倒置原則（Dependence Inversion Principle） 

定義：高層模組不應該依賴低層模組，二者都應該依賴其抽象；抽象不應該依賴細節；細節應該依賴抽象。中心思想是面向介面編程 

問題由來：類A直接依賴類B，假如要將類A改為依賴類C，則必須通過修改類A的代碼來達成。這種情境下，類A一般是高層模組，負責複雜的商務邏輯；類B和類C是低層模組，負責基本的原子操作；假如修改類A，會給程式帶來不必要的風險。 

解決方案：將類A修改為依賴介面I，類B和類C各自實現介面I，類A通過介面I間接與類B或者類C發生聯絡，則會大大降低修改類A的幾率。 

在實際編程中，我們一般需要做到如下3點：

1）. 低層模組盡量都要有抽象類別或介面，或者兩者都有。

2）. 變數的宣告類型盡量是抽象類別或介面。

3）. 使用繼承時遵循裡氏替換原則。 

採用依賴倒置原則尤其給多人合作開發帶來了極大的便利，參與協作開發的人越多、項目越龐大，採用依賴導致原則的意義就越重大。 

小結：依賴倒置原則就是要我們面向介面編程，理解了面向介面編程，也就理解了依賴倒置。 

6.    介面隔離原則（Interface Segregation Principle）

定義：用戶端不應該依賴它不需要的介面；一個類對另一個類的依賴應該建立在最小的介面上。 

問題由來：類A通過介面I依賴類B，類C通過介面I依賴類D，如果介面I對於類A和類B來說不是最小介面，則類B和類D必須去實現他們不需要的方法 

解決方案：1、 使用委託分離介面。2、 使用多重繼承分離介面。3.將臃腫的介面I拆分為獨立的幾個介面，類A和類C分別與他們需要的介面建立依賴關係。也就是採用介面隔離原則。 

小結：我們在代碼編寫過程中，運用介面隔離原則，一定要適度，介面設計的過大或過小都不好。對介面進行細化可以提高程式設計靈活性是不掙的事實，但是如果過小，則會造成介面數量過多，使設計複雜化。所以一定要適度。設計介面的時候，只有多花些時間去思考和籌劃，就能準確地實踐這一原則。 

7.   合成/彙總原則(Composite/Aggregate Reuse Principle,CARP) 

定義：也有人叫做合成複用原則，及盡量使用合成/彙總，盡量不要使用類繼承。換句話說，就是能用合成/彙總的地方，絕不用繼承。 

為什麼要盡量使用合成/彙總而不使用類繼承？

1. 對象的繼承關係在編譯時間就定義好了，所以無法在運行時改變從父類繼承的子類的實現

2. 子類的實現和它的父類有非常緊密的依賴關係，以至於父類實現中的任何變化必然會導致子類發生變化

3. 當你複用子類的時候，如果繼承下來的實現不適合解決新的問題，則父類必須重寫或者被其它更適合的類所替換，這種依賴關係限制了靈活性，並最終限制了複用性。

總結：這些原則在設計模式中體現的淋淋盡致，設計模式就是實現了這些原則，從而達到了代碼複用、增強了系統的擴充性。所以設計模式被很多人奉為經典。我們可以通過好好的研究設計模式，來慢慢的體會這些設計原則。

C#面對對象的七種設計原則