OOP編程七大原則

PBP/OBP/OOP的特征
PBP(基于過程):函數(shù)、域與生命周期的概念、函數(shù)重載、函數(shù)模板、異常處理、范型算法。
OBP(基于對象):類(接口)、類的生命周期、類模板。
OOP(面向?qū)ο螅豪^承、多態(tài)。
三個(gè)概念步步深入,后者包括前者。其目的是實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)的可重用性,解決軟件危機(jī)(軟件工程思想未引入之前)。
OOP不可避免設(shè)計(jì)原則的發(fā)展與設(shè)計(jì)模式的產(chǎn)生,這是OOP獨(dú)具的特征決定的(正如前面所說,特征的產(chǎn)生是由其產(chǎn)生目的決定的)。

OOP的方法論(高內(nèi)聚、低耦合、易復(fù)用)
OOP的方法論--如何實(shí)現(xiàn)基于OOP特征的抽象?

OOP設(shè)計(jì)原則:

1.開-閉原則(Open-Closed Principle, OCP):一個(gè)軟件實(shí)體應(yīng)當(dāng)對擴(kuò)展開發(fā),對修改關(guān)閉.說的是,再設(shè)計(jì)一個(gè)模塊的時(shí)候,應(yīng)當(dāng)使這個(gè)模塊可以在不被修改的前提下被擴(kuò)展.換言之,應(yīng)當(dāng)可以在不必修改源代碼的情況下改變這個(gè)模塊的行為,在保持系統(tǒng)一定穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。這是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)(OOD)的基石,也是最重要的原則。
2.里氏代換原則(Liskov Substitution Principle,常縮寫為.LSP)
(1).由Barbar Liskov(芭芭拉.里氏)提出,是繼承復(fù)用的基石。
(2).嚴(yán)格表達(dá):如果每一個(gè)類型為T1的對象o1,都有類型為T2的對象o2,使得以T1定義的所有程序P在所有的對象o1都代換稱o2時(shí),程序P的行為沒有變化,那么類型T2是類型T1的子類型.
換言之,一個(gè)軟件實(shí)體如果使用的是一個(gè)基類的話,那么一定適用于其子類,而且它根本不能察覺出基類對象和子類對象的區(qū)別.只有衍生類可以替換基類,軟件單位的功能才能不受影響,基類才能真正被復(fù)用,而衍生類也能夠在基類的基礎(chǔ)上增加新功能。
(3).反過來的代換不成立
(4).<墨子.小取>中說:"白馬,馬也; 乘白馬,乘馬也.驪馬(黑馬),馬也;乘驪馬,乘馬也."
(5).該類西方著名的例程為:正方形是否是長方形的子類(答案是"否")。類似的還有橢圓和圓的關(guān)系。
(6).應(yīng)當(dāng)盡量從抽象類繼承,而不從具體類繼承,一般而言,如果有兩個(gè)具體類A,B有繼承關(guān)系,那么一個(gè)最簡單的修改方案是建立一個(gè)抽象類C,然后讓類A和B成為抽象類C的子類.即如果有一個(gè)由繼承關(guān)系形成的登記結(jié)構(gòu)的話,那么在等級結(jié)構(gòu)的樹形圖上面所有的樹葉節(jié)點(diǎn)都應(yīng)當(dāng)是具體類;而所有的樹枝節(jié)點(diǎn)都應(yīng)當(dāng)是抽象類或者接口.
(7)."基于契約設(shè)計(jì)(Design By Constract),簡稱DBC"這項(xiàng)技術(shù)對LISKOV代換原則提供了支持.該項(xiàng)技術(shù)Bertrand Meyer伯特蘭做過詳細(xì)的介紹:
使用DBC,類的編寫者顯式地規(guī)定針對該類的契約.客戶代碼的編寫者可以通過該契約獲悉可以依賴的行為方式.契約是通過每個(gè)方法聲明的前置條件(preconditions)和后置條件(postconditions)來指定的.要使一個(gè)方法得以執(zhí)行,前置條件必須為真.執(zhí)行完畢后,該方法要保證后置條件為真.就是說,在重新聲明派生類中的例程(routine)時(shí),只能使用相等或者更弱的前置條件來替換原始的前置條件,只能使用相等或者更強(qiáng)的后置條件來替換原始的后置條件.
3.依賴倒置原則(Dependence Inversion Principle),要求客戶端依賴于抽象耦合.
(1)表述:抽象不應(yīng)當(dāng)依賴于細(xì)節(jié),細(xì)節(jié)應(yīng)當(dāng)依賴于抽象.(Program to an interface, not an implementaction)
(2)表述二:針對接口編程的意思是說,應(yīng)當(dāng)使用接口和抽象類進(jìn)行變量的類型聲明,參量的類型聲明,方法的返還類型聲明,以及數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換等.不要針對實(shí)現(xiàn)編程的意思就是說,不應(yīng)當(dāng)使用具體類進(jìn)行變量的類型聲明,參量類型聲明,方法的返還類型聲明,以及數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換等.
要保證做到這一點(diǎn),一個(gè)具體的類應(yīng)等只實(shí)現(xiàn)接口和抽象類中聲明過的方法,而不應(yīng)當(dāng)給出多余的方法.
只要一個(gè)被引用的對象存在抽象類型,就應(yīng)當(dāng)在任何引用此對象的地方使用抽象類型,包括參量的類型聲明,方法返還類型的聲明,屬性變量的類型聲明等.
(3)接口與抽象的區(qū)別就在于抽象類可以提供某些方法的部分實(shí)現(xiàn),而接口則不可以,這也大概是抽象類唯一的優(yōu)點(diǎn).如果向一個(gè)抽象類加入一個(gè)新的具體方法,那么所有的子類型一下子就都得到得到了這個(gè)新的具體方法,而接口做不到這一點(diǎn).如果向一個(gè)接口加入了一個(gè)新的方法的話,所有實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口的類就全部不能通過編譯了,因?yàn)樗鼈兌紱]有實(shí)現(xiàn)這個(gè)新聲明的方法.這顯然是接口的一個(gè)缺點(diǎn).
(4)一個(gè)抽象類的實(shí)現(xiàn)只能由這個(gè)抽象類的子類給出,也就是說,這個(gè)實(shí)現(xiàn)處在抽象類所定義出的繼承的登記結(jié)構(gòu)中,而由于一般語言都限制一個(gè)類只能從最多一個(gè)超類繼承,因此將抽象作為類型定義工具的效能大打折扣.
反過來,看接口,就會發(fā)現(xiàn)任何一個(gè)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)接口所規(guī)定的方法的類都可以具有這個(gè)接口的類型,而一個(gè)類可以實(shí)現(xiàn)任意多個(gè)接口.
(5)從代碼重構(gòu)的角度上講,將一個(gè)單獨(dú)的具體類重構(gòu)成一個(gè)接口的實(shí)現(xiàn)是很容易的,只需要聲明一個(gè)接口,并將重要的方法添加到接口聲明中,然后在具體類定義語句中加上保留字以繼承于該接口就行了.
而作為一個(gè)已有的具體類添加一個(gè)抽象類作為抽象類型不那么容易,因?yàn)檫@個(gè)具體類有可能已經(jīng)有一個(gè)超類.這樣一來,這個(gè)新定義的抽象類只好繼續(xù)向上移動,變成這個(gè)超類的超類,如此循環(huán),最后這個(gè)新的抽象類必定處于整個(gè)類型等級結(jié)構(gòu)的最上端,從而使登記結(jié)構(gòu)中的所有成員都會受到影響.
(6)接口是定義混合類型的理想工具,所為混合類型,就是在一個(gè)類的主類型之外的次要類型.一個(gè)混合類型表明一個(gè)類不僅僅具有某個(gè)主類型的行為,而且具有其他的次要行為.
(7)聯(lián)合使用接口和抽象類:
由于抽象類具有提供缺省實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn),而接口具有其他所有優(yōu)點(diǎn),所以聯(lián)合使用兩者就是一個(gè)很好的選擇.
首先,聲明類型的工作仍然接口承擔(dān)的,但是同時(shí)給出的還有一個(gè)抽象類,為這個(gè)接口給出一個(gè)缺省實(shí)現(xiàn).其他同屬于這個(gè)抽象類型的具體類可以選擇實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口,也可以選擇繼承自這個(gè)抽象類.如果一個(gè)具體類直接實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口的話,它就必須自行實(shí)現(xiàn)所有的接口;相反,如果它繼承自抽象類的話,它可以省去一些不必要的的方法,因?yàn)樗梢詮某橄箢愔凶詣拥玫竭@些方法的缺省實(shí)現(xiàn);如果需要向接口加入一個(gè)新的方法的話,那么只要同時(shí)向這個(gè)抽象類加入這個(gè)方法的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)就可以了,因?yàn)樗欣^承自這個(gè)抽象類的子類都會從這個(gè)抽象類得到這個(gè)具體方法.這其實(shí)就是缺省適配器模式(Defaule Adapter).
(8)什么是高層策略呢?它是應(yīng)用背后的抽象,是那些不隨具體細(xì)節(jié)的改變而改變的真理. 它是系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)____隱喻.
4.接口隔離原則(Interface Segregation Principle, ISP)
(1)一個(gè)類對另外一個(gè)類的依賴是建立在最小的接口上。
(2)使用多個(gè)專門的接口比使用單一的總接口要好.根據(jù)客戶需要的不同,而為不同的客戶端提供不同的服務(wù)是一種應(yīng)當(dāng)?shù)玫焦膭?lì)的做法.就像"看人下菜碟"一樣,要看客人是誰,再提供不同檔次的飯菜.
(3)胖接口會導(dǎo)致他們的客戶程序之間產(chǎn)生不正常的并且有害的耦合關(guān)系.當(dāng)一個(gè)客戶程序要求該胖接口進(jìn)行一個(gè)改動時(shí),會影響到所有其他的客戶程序.因此客戶程序應(yīng)該僅僅依賴他們實(shí)際需要調(diào)用的方法.

5.合成/聚合復(fù)用原則(Composite/Aggregate Reuse Principle,CARP)
在一個(gè)新的對象里面使用一些已有的對象,使之成為新對象的一部分;新的對象通過這些向?qū)ο蟮奈蛇_(dá)到復(fù)用已有功能的目的.這個(gè)設(shè)計(jì)原則有另一個(gè)簡短的表述:要盡量使用合成/聚合,盡量不要使用繼承.
6.迪米特法則(Law of Demeter LoD)又叫做最少知識原則(Least Knowledge Principle,LKP),就是說,一個(gè)對象應(yīng)當(dāng)對其他對象有盡可能少的了了解.
迪米特法則最初是用來作為面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)格的一種法則,與1987年秋天由Ian Holland在美國東北大學(xué)為一個(gè)叫做迪米特(Demeter)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)提出的,因此叫做迪米特法則[LIEB89][LIEB86].這條法則實(shí)際上是很多著名系統(tǒng),比如火星登陸軟件系統(tǒng),木星的歐羅巴衛(wèi)星軌道飛船的軟件系統(tǒng)的指導(dǎo)設(shè)計(jì)原則.
沒有任何一個(gè)其他的OO設(shè)計(jì)原則象迪米特法則這樣有如此之多的表述方式,如下幾種:
(1)只與你直接的朋友們通信(Only talk to your immediate friends)
(2)不要跟"陌生人"說話(Don't talk to strangers)
(3)每一個(gè)軟件單位對其他的單位都只有最少的知識,而且局限于那些本單位密切相關(guān)的軟件單位.
就是說,如果兩個(gè)類不必彼此直接通信,那么這兩個(gè)類就不應(yīng)當(dāng)發(fā)生直接的相互作用,如果其中的一個(gè)類需要調(diào)用另一個(gè)類的某一個(gè)方法的話,可以通過第三者轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)調(diào)用。
7.單一職責(zé)原則(Simple responsibility pinciple SRP)
就一個(gè)類而言,應(yīng)該僅有一個(gè)引起它變化的原因,如果你能想到多于一個(gè)的動機(jī)去改變一個(gè)類,那么這個(gè)類就具有多于一個(gè)的職責(zé).應(yīng)該把多于的指責(zé)分離出去,分別再創(chuàng)建一些類來完成每一個(gè)職責(zé).

另外:常說的OO五大原則就是指其中的 :
1、單一職責(zé)原則;
2、開放閉合原則;
3、里氏替換原則;
4、依賴倒置原則;
5、接口隔離原則。

朋友的定義(或關(guān)系):
(1)當(dāng)前對象本身。
(2)以參量的形式傳入到當(dāng)前對象方法中的對象。
(3)當(dāng)前對象的實(shí)例變量直接引用的對象。
(4)當(dāng)前對象的實(shí)例變量如果是一個(gè)聚集,那么聚集中的元素也都是朋友。
(5)當(dāng)前對象所創(chuàng)建的對象。
實(shí)現(xiàn):
(1)在類的劃分上,應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建有弱耦合的類。類之間的耦合越弱,就越有利于復(fù)用。
(2)在類的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,每一個(gè)類都應(yīng)當(dāng)盡量降低成員的訪問權(quán)限。一個(gè)類不應(yīng)當(dāng)public自己的屬性,而應(yīng)當(dāng)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(shè)計(jì)上,只要有可能,一個(gè)類應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成不變類。
(4)在對其它對象的引用上,一個(gè)類對其它對象的引用應(yīng)該降到最低。
(5)盡量限制局部變量的有效范圍.

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