面向对象设计原则
- [1. 软件设计固有的复杂性](#1. 软件设计固有的复杂性)
- [2. 面向对象设计原则](#2. 面向对象设计原则)
-
- [2.1 引入](#2.1 引入)
- [2.2 依赖倒置原则](#2.2 依赖倒置原则)
- [2.3 开放封闭原则](#2.3 开放封闭原则)
- [2.4 单一职责原则](#2.4 单一职责原则)
- [2.5 Liskov 替换原则（ LSP）](#2.5 Liskov 替换原则（ LSP）)
- [2.6 接口隔离原则（ ISP）](#2.6 接口隔离原则（ ISP）)
- [2.7 优先使用对象组合，而不是类继承](#2.7 优先使用对象组合，而不是类继承)
- [2.8 封装变化点](#2.8 封装变化点)
- [2.9 针对接口编程，而不是针对实现编程](#2.9 针对接口编程，而不是针对实现编程)
1. 软件设计固有的复杂性
建筑商从来不会去想给一栋已建好的100层高的楼房底下再新修一个小地下室------这样做花费极大而且注定要失败。
然而令人惊奇的是，软件系统的用户在要求作出类似改变时却不会仔细考虑，而且他们认为这只是需要简单编程的事。
------Object-Oriented Analysis and Designwith Applications为什么软件设计复杂？本质原因是变化，包括客户需求的变化、技术平台的变化、开发团队的变化、市场环境的变化...
如何解决复杂性问题呢？
- 分解：人们面对复杂性有一个常见的做法：即分而治之，将大问题分解为多个小问题，将复杂问题分解为多个简单问题
- 抽象：更高层次来讲，人们处理复杂性有一个通用的技术，即抽象。由于不能掌握全部的复杂对象，我们选择忽视它的非本质细节，而去处理泛化和理想化了的对象模型。
2. 面向对象设计原则
2.1 引入
一个好的设计和差的设计之间有什么区别？好的设计是能够抵御变化的，是能够尽量复用代码的。
我猜你应该用过或者看到过画图软件 ，你有思考过画图软件的底层实现吗？
几乎每一个画图软件，都可以绘制常见图形，比如圆、正方形、长方形、矩形、三角形...思考一下，如果要你去实现绘图的功能，你会怎么实现？我在学习设计思想之前，第一个想到的办法是用大量的if else去判断是哪个图像，就调用哪个方法，就像下面这个代码一样
cpp
class Point{
public:
int x;
int y;
};
class Line{
public:
Point start;
Point end;
Line(const Point& start, const Point& end){
this->start = start;
this->end = end;
}
};
class Rect{
public:
Point leftUp;
int width;
int height;
Rect(const Point& leftUp, int width, int height){
this->leftUp = leftUp;
this->width = width;
this->height = height;
}
};
//增加
class Circle{
};
class MainForm : public Form {
private:
Point p1;
Point p2;
vector<Line> lineVector;
vector<Rect> rectVector;
//改变
vector<Circle> circleVector;
public:
MainForm(){
//...
}
protected:
virtual void OnMouseDown(const MouseEventArgs& e);
virtual void OnMouseUp(const MouseEventArgs& e);
virtual void OnPaint(const PaintEventArgs& e);
};
void MainForm::OnMouseDown(const MouseEventArgs& e){
p1.x = e.X;
p1.y = e.Y;
//...
Form::OnMouseDown(e);
}
void MainForm::OnMouseUp(const MouseEventArgs& e){
p2.x = e.X;
p2.y = e.Y;
if (rdoLine.Checked){
Line line(p1, p2);
lineVector.push_back(line);
}
else if (rdoRect.Checked){
int width = abs(p2.x - p1.x);
int height = abs(p2.y - p1.y);
Rect rect(p1, width, height);
rectVector.push_back(rect);
}
//改变
else if (...){
//...
circleVector.push_back(circle);
}
//...
this->Refresh();
Form::OnMouseUp(e);
}
void MainForm::OnPaint(const PaintEventArgs& e){
//针对直线
for (int i = 0; i < lineVector.size(); i++){
e.Graphics.DrawLine(Pens.Red,
lineVector[i].start.x,
lineVector[i].start.y,
lineVector[i].end.x,
lineVector[i].end.y);
}
//针对矩形
for (int i = 0; i < rectVector.size(); i++){
e.Graphics.DrawRectangle(Pens.Red,
rectVector[i].leftUp,
rectVector[i].width,
rectVector[i].height);
}
//改变
//针对圆形
for (int i = 0; i < circleVector.size(); i++){
e.Graphics.DrawCircle(Pens.Red,
circleVector[i]);
}
//...
Form::OnPaint(e);
}假如我们现在要新增一个图形，我们就得在后面增加if else判断，然后重新编译，重新运行...经过一系列的步骤完成更改。这看起来也没有多麻烦，因为代码量太少了，但如果是在大型项目里，是很麻烦的，而且增加if else也有可能会起冲突。假如后面要增加非常多的图形，if else就会非常多，逐渐会变成屎山代码
再看这个功能的另一种设计
cpp
class Shape{
public:
virtual void Draw(const Graphics& g)=0;
virtual ~Shape() { }
};
class Point{
public:
int x;
int y;
};
class Line: public Shape{
public:
Point start;
Point end;
Line(const Point& start, const Point& end){
this->start = start;
this->end = end;
}
//实现自己的Draw，负责画自己
virtual void Draw(const Graphics& g){
g.DrawLine(Pens.Red,
start.x, start.y,end.x, end.y);
}
};
class Rect: public Shape{
public:
Point leftUp;
int width;
int height;
Rect(const Point& leftUp, int width, int height){
this->leftUp = leftUp;
this->width = width;
this->height = height;
}
//实现自己的Draw，负责画自己
virtual void Draw(const Graphics& g){
g.DrawRectangle(Pens.Red,
leftUp,width,height);
}
};
//增加
class Circle : public Shape{
public:
//实现自己的Draw，负责画自己
virtual void Draw(const Graphics& g){
g.DrawCircle(Pens.Red,
...);
}
};
class MainForm : public Form {
private:
Point p1;
Point p2;
//针对所有形状
vector<Shape*> shapeVector;
public:
MainForm(){
//...
}
protected:
virtual void OnMouseDown(const MouseEventArgs& e);
virtual void OnMouseUp(const MouseEventArgs& e);
virtual void OnPaint(const PaintEventArgs& e);
};
void MainForm::OnMouseDown(const MouseEventArgs& e){
p1.x = e.X;
p1.y = e.Y;
//...
Form::OnMouseDown(e);
}
void MainForm::OnMouseUp(const MouseEventArgs& e){
p2.x = e.X;
p2.y = e.Y;
if (rdoLine.Checked){
shapeVector.push_back(new Line(p1,p2));
}
else if (rdoRect.Checked){
int width = abs(p2.x - p1.x);
int height = abs(p2.y - p1.y);
shapeVector.push_back(new Rect(p1, width, height));
}
//改变
else if (...){
//...
shapeVector.push_back(circle);
}
//...
this->Refresh();
Form::OnMouseUp(e);
}
void MainForm::OnPaint(const PaintEventArgs& e){
//针对所有形状
for (int i = 0; i < shapeVector.size(); i++){
shapeVector[i]->Draw(e.Graphics); //多态调用，各负其责
}
//...
Form::OnPaint(e);
}这个设计直接让所有的图形继承自了Shape基类，并重写基类虚函数Draw，利用运行时多态消除了代码变化，使得在调用绘图方法时，不需要关注是哪个图形，而统一调用Draw方法
如果此时新增了图形，只需要新增此图形的类，并继承自Shape类，重写Draw方法，就可以完成修改，不需要动任何代码，只需要新增一个类文件即可。
重新认识面向对象
- 理解隔离变化
- 从宏观层面来看，面向对象的构建方式更能适应软件的变化，能将变化所带来的影响减为最小
- 各司其职
- 从微观层面来看，面向对象的方式更强调各个类的"责任"
- 由于需求变化导致的新增类型不应该影响原来类型的实现------是所谓各负其责
- 对象是什么？
- 从语言实现层面来看，对象封装了代码和数据。
- 从规格层面讲，对象是一系列可被使用的公共接口。
- 从概念层面讲，对象是某种拥有责任的抽象。
2.2 依赖倒置原则
- 高层模块(稳定)不应该依赖于低层模块(变化)，二者都应该依赖于抽象(稳定) 。
- 抽象(稳定)不应该依赖于实现细节(变化) ，实现细节应该依赖于抽象(稳定)。
上面的代码中，第一种设计让MainForm依赖了Line和Rect，MainForm是高层稳定的模块，Line和Rect是底层变化的模块，让稳定的依赖变化的，稳定的也会被改变
而第二种设计，让高层和底层都依赖了抽象，此时就解决了变化的问题
2.3 开放封闭原则
- 对扩展开放，对更改封闭。
- 类模块应该是可扩展的，但是不可修改
假如你是一个工匠，有一个桌子，现在你想提高它的防火能力，有两种解决办法:1. 换耐火材料重新打造一个新桌子； 2. 给桌子涂一层防火漆
相信大部分人都会选择给桌子涂一层防火漆，因为这是这简单高效解决此问题的方案，同理软件工程里，尽量让设计可扩展，而不是去修改他
2.4 单一职责原则
- 一个类应该仅有一个引起它变化的原因。
- 变化的方向隐含着类的责任。
2.5 Liskov 替换原则（ LSP）
- 子类必须能够替换它们的基类(IS-A)。
- 继承表达类型抽象
确保父类的方法和属性被子类继承后依旧能够使用，如果父类的成员在子类不需要，则不应该是继承关系
2.6 接口隔离原则（ ISP）
- 不应该强迫客户程序依赖它们不用的方法。
- 接口应该小而完备
2.7 优先使用对象组合，而不是类继承
- 类继承通常为"白箱复用"，对象组合通常为"黑箱复用" 。
- 继承在某种程度上破坏了封装性，子类父类耦合度高。
- 而对象组合则只要求被组合的对象具有良好定义的接口，耦合度低。
2.8 封装变化点
使用封装来创建对象之间的分界层，让设计者可以在分界层的一侧进行修改，而不会对另一侧产生不良的影响，从而实现层次间的松耦合
2.9 针对接口编程，而不是针对实现编程
- 不将变量类型声明为某个特定的具体类，而是声明为某个接口。
- 客户程序无需获知对象的具体类型，只需要知道对象所具有的接口。
- 减少系统中各部分的依赖关系，从而实现"高内聚、松耦合"的类型设计方案。