(48)--14-3 面向对象设计原则 开闭原则 面向对象与UML.pdf

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1、 面向对象与面向对象与UML Object-Oriented and UML 面向对象设计原则面向对象设计原则 Object-Oriented Design Principles -3-3-面向对象的基本设计原则面向对象的基本设计原则（1）LSP：Liskov(里氏里氏)替换原则替换原则 Liskov Substitution Principle（2）OCP：开放：开放-封闭原则封闭原则 Open-Close Principle（3）SRP：单一职责原则：单一职责原则 Single Responsibility Principle（4）ISP：接口隔离原则：接口隔离原则 Interface S

2、egregation Principle （5）DIP：依赖倒置原则：依赖倒置原则 Dependency Inversion Principle（6）CARP:组合组合/聚合复用原则聚合复用原则 Composite/Aggregate Reuse Principle（7）LOD(LKP):迪米特法则迪米特法则(最少知道原则最少知道原则)Law of Demeter(Least Knowledge Principle)2.OCP（The Open-Close Principle)开放开放-封闭原则、开闭原则）封闭原则、开闭原则）“Closed for Modification;Open for

3、Extension”是所有面向对象原则的核心。是所有面向对象原则的核心。设计一个模块（类）时，应当使该模块（类）在不被修改的前提下被扩设计一个模块（类）时，应当使该模块（类）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。展，即可在不必修改源代码的情况下改变该模块的行为。特征：特征：对于扩展是开放的（对于扩展是开放的（Open for extension）：）：模块的行为可以扩展，当应模块的行为可以扩展，当应用的需求改变时，可以对模块进行扩展，以满足新的需求。即：可以改变用的需求改变时，可以对模块进行扩展，以满足新的需求。即：可以改变模块的功能。模块的功能。对于更改是封

4、闭的（对于更改是封闭的（Closed for modification）：）：对模块行为扩展时，不对模块行为扩展时，不必改动模块原有的源代码。（并非绝对，但是应该是最小限度）必改动模块原有的源代码。（并非绝对，但是应该是最小限度）为什么需要遵循为什么需要遵循OCP开闭原则开闭原则 现实世界是变化的（而且变化很快），软件是对现实的抽象。现实世界是变化的（而且变化很快），软件是对现实的抽象。-软件必须能够扩展，对扩展是开放的软件必须能够扩展，对扩展是开放的。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

5、，使软件质量显著下降。全身现象，进而导致雪崩效应，使软件质量显著下降。-尽量减尽量减少更改，对更改是封闭的。少更改，对更改是封闭的。OCP说明了软件设计应该尽可能地使架构稳定而又容易满足不同的说明了软件设计应该尽可能地使架构稳定而又容易满足不同的需求。需求。OCP开闭原则开闭原则的地位的地位 软件设计本身所追求的目标就是软件设计本身所追求的目标就是封装变化、降低耦合封装变化、降低耦合，而，而开放封闭原开放封闭原则则正是对这一目标的最直接体现。其它的设计原则，很多时候是为实正是对这一目标的最直接体现。其它的设计原则，很多时候是为实现这一目标服务的。现这一目标服务的。LSP是是OCP成为可能的主要

6、原则之一，对于成为可能的主要原则之一，对于LSP的违反也潜在的违反的违反也潜在的违反了了OCP。Liskov替换原则实现最佳的、正确的继承层次，替换原则实现最佳的、正确的继承层次，正是子类型的可正是子类型的可替换性才使得使用基类类型的模块在无需修改的情况下就可以用替换性才使得使用基类类型的模块在无需修改的情况下就可以用子类类型的模块进行扩展。子类类型的模块进行扩展。OCP开闭原则的地位开闭原则的地位 绝大部分的绝大部分的设计模式设计模式都符合都符合开闭原则开闭原则，在对每一个模式进行优缺点评，在对每一个模式进行优缺点评价时都会以价时都会以开闭原则开闭原则作为一个重要的评价依据，以判断基于该模式

7、设作为一个重要的评价依据，以判断基于该模式设计的系统是否具备良好的灵活性和可扩展性。计的系统是否具备良好的灵活性和可扩展性。总结：总结：开闭原则是面向对象设计的核心所在。遵循这个原则可以带来开闭原则是面向对象设计的核心所在。遵循这个原则可以带来灵活性、可重用性和可维护性灵活性、可重用性和可维护性，设计出扩展性良好的系统设计出扩展性良好的系统。其它设计。其它设计原则（里氏替换原则、依赖倒转原则、组合原则（里氏替换原则、依赖倒转原则、组合/聚合复用原则、迪米特聚合复用原则、迪米特法则、接口隔离原则）是实现开闭原则的手段和工具。法则、接口隔离原则）是实现开闭原则的手段和工具。OCP的关键在于抽象的关

8、键在于抽象 抽象化抽象化是开闭原则的关键。是开闭原则的关键。抽象技术：抽象技术：抽象类抽象类abstract class,接口接口Interface 抽象预见了可能的所有扩展（闭）抽象预见了可能的所有扩展（闭）由抽象可以随时导出新的类（开）由抽象可以随时导出新的类（开）ServerClientClientInterfaceClientServerServerClientInterfaceClient OCP开闭原则的关键在于开闭原则的关键在于抽象抽象 例例1-1：既不开放也不封闭的：既不开放也不封闭的Client。ServerClientclass Client private：Server&

9、s;public:Client(Server&SER):s(SER)void useServer()s.ServerFunc();class Server private：int serverData;public:void ServerFunc()/;存在的问题存在的问题:Client和和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调用一个新的调用一个新的Server1类，那么我们不得不修改类，那么我们不得不修改Client的源代码。从而的源代码。从而带来编译、链接、部署等一系列的问题。带来编译、链接、部署等一系

10、列的问题。具体类具体类 具体类对象的应用具体类对象的应用 ServerClientServer1Clientclass Client private：Server1&s;public:Client(Server1&SER):s(SER)void useServer()s.ServerFunc();class Server1 private：int serverData;public:void ServerFunc()/;Client类的代码发生了改变类的代码发生了改变 具体类具体类 具体类对象的应用具体类对象的应用 修改后的设计修改后的设计 例例1-2：既开放又封闭的：既开放又封闭的Clien

11、t。设计中设计中ClientInterface类类是一个拥有是一个拥有抽象成员函数的抽象类（或接口）。抽象成员函数的抽象类（或接口）。Client类使用一个抽象类（或接口），然而类使用一个抽象类（或接口），然而Client的对象却是用的对象却是用Server类的类的派生类的对象。派生类的对象。如果希望如果希望Client对象使用一个不同的服务器类，那么只需从对象使用一个不同的服务器类，那么只需从ClientInterface类派生一个新的类，无需对类派生一个新的类，无需对Client类做任何改动。类做任何改动。ClientInterfaceClientServerServerClientInt

12、erfaceClient class Client private：ClientInterface&ci;public:Client(ClientInterface&CI):ci(CI)void useServer()ci.ServerFunc();class ClientInterface private：virtual void ServerFunc()=0;class Server:public ClientInterface private：int serverData;public:void ServerFunc()/;ServerClientInterfaceClient抽象类抽象

13、类 抽象类对象的应用抽象类对象的应用 Client类的代码未发生了改变类的代码未发生了改变 计算机与控制工程学院计算机与控制工程学院 郭艳燕郭艳燕 class Client private：ClientInterface&ci;public:Client(ClientInterface&CI):ci(CI)void useServer()ci.ServerFunc();class ClientInterface private：virtual void ServerFunc()=0;class Server:public ClientInterface private：int serverDa

14、ta;public:void ServerFunc()/;ClientClientInterfaceServerServer1class Server1:public ClientInterface private：int serverData;public:void ServerFunc()/;抽象类对象的应用抽象类对象的应用 抽象类抽象类 具体类具体类 具体类具体类 计算机与控制工程学院计算机与控制工程学院 郭艳燕郭艳燕 问题问题 答答：这：这里面蕴含了一个思想：里面蕴含了一个思想：Client类中更多的描述了高层的策略，而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

15、体实现。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，它与而接口是策略的一个组成部分，它与Client端的关系更加密切。端的关系更加密切。ClientInterface中定义了中定义了Client期望期望Server做什么，而做什么，而Server具体类是对具体类是对Client这种要求的一种具体实现。这种要求的一种具体实现。ServerClientInterfaceClient为什么要取为什么要取ClientInterface这个类名，而不叫这个类名，而不叫AbastractServer？注意：注意：OCP开闭原则要求我们清晰地区分开闭原则要求我们清晰地区分策略策略和和策略的具

16、体实现形式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）。其对上层的策略透明（封闭）。计算机与控制工程学院计算机与控制工程学院 郭艳燕郭艳燕 class Client private：ClientInterface&ci;public:Client(ClientInterface&CI):ci(CI)void useServer()ci.ServerFunc();class ClientInterface private：virtual void ServerFunc

17、()=0;class Server:public ClientInterface private：int serverData;public:void ServerFunc()/;ClientClientInterfaceServerServer1class Server1:public ClientInterface private：int serverData;public:void ServerFunc()/;抽象类对象的应用抽象类对象的应用 策略策略 策略的具体实现策略的具体实现 策略的具体实现策略的具体实现 策略接口策略接口 实例实例-表单和按钮表单和按钮 某图形界面系统提供了各种不

18、同形状的按钮，客户端代码可针对这些某图形界面系统提供了各种不同形状的按钮，客户端代码可针对这些按钮进行编程，用户可能会改变需求要求使用不同的按钮，原始设计按钮进行编程，用户可能会改变需求要求使用不同的按钮，原始设计方案如图所示：方案如图所示：:voidview()+CircleButton:voiddisplay()+:CircleButtonbutton-LoginForm:voidview()+RectangleButton:voiddisplay()+:RectangleButtonbutton-LoginForm 实例实例-表单和按钮表单和按钮 对原系统进行重构，使之满足开闭原则的要求

19、。对原系统进行重构，使之满足开闭原则的要求。使用开闭原则应该注意的问题使用开闭原则应该注意的问题 要实现开闭原则就要多使用抽象类和接口。要实现开闭原则就要多使用抽象类和接口。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变化-没有对所有变化的情况都封闭的模型。没有对所有变化的情况都封闭的模型。既然不可能完全封闭，必须有策略对待此问题既然不可能完全封闭，必须有策略对待此问题对模型应该封闭对模型应该封闭哪类变化作出选择，封闭最可能出现的变化。哪类变化作出选择，封闭最可能出现的变化。敏捷的思想敏捷的思想遇到问题时解决问题。遇到问题时解决问题。本章小结本章小结