# 【设计模式】面向对象设计原则

作者：wallace-lai <br>
发布：2019-12-01 <br>
更新：2024-04-03 <br>

## 一、重新认识（抽象层面的）面向对象

变化是软件复用的天敌！面向对象设计最大的优势是抵御变化！

- （1）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。

- （2）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——即所谓的各负其责。

- （3）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

## 二、面向对象设计原则

### 2.1 依赖倒置原则（DIP）

（1）高层模块（稳定）不应该依赖于底层模块（变化），二者都应该依赖于抽象（稳定）；

（2）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）；

![分解与抽象](../media/images/SoftwareDesign/design-pattern0.png)

通过`Shape`这个抽象来隔离`Line`和`Rect`的变化！

### 2.2 开放封闭原则（OCP）

（1）对扩展开放，对更改封闭

（2）类模块应该是可扩展的，但是不可修改


### 2.3 单一职责原则（SRP）

（1）一个类应该仅有一个引起它变化的原因

（2）变化的方向隐含着类的责任

当一个类含有几十个成员变量或者方法时，往往说明你所设计的类可能承担了过多的职责。正常设计良好的类不会表现地如此臃肿。

### 2.4 Liskov替换原则（LSP）

（1）子类必须能够替换它们的基类（IS-A）

（2）继承表达类型抽象

当子类无法替换基类时，应该想一想子类和父类之间是否真的是继承关系？有没有可能它们之间是组合关系？

### 2.5 接口隔离原则（ISP）

（1）不应该强迫客户程序依赖它们不用的方法

（2）接口应该小而完备

接口应该小而完备意味着**不要将不必要的方法暴露给用户程序**。

注：C++访问控制修饰符

```cpp
class Base {
public:
    void func_public(void) {}

private:
    void func_private(void) {}

protected:
    void func_protected(void) {}
};

class Derived : public Base {
public:
    void func1(void) {
        func_public();
        func_protected();
        // func_private();  // 子类中不可访问父类的private方法
    }
};

int main()
{
    Base b;
    b.func_public();
    // b.func_private();   // 类对象中不可访问类的private方法
    // b.func_protected(); // 类对象中不可访问类的protected方法

    Derived d;
    d.func1();
    d.func_public();
    // d.func_private();      // 子类对象中不可访问父类的private方法
    // d.func_protected();    // 子类对象中不可访问父类的protected方法
}
```

|修饰符|类内|子类类内|类对象|子类对象|
|--|--|--|--|--|
|public|✓|✓|✓|✓|
|private|✓|×|×|×|×|
|protected|✓|✓|×|×|


### 2.6 优先使用对象组合，而不是类继承

（1）类继承通常为“白箱复用”，对象组合通常为“黑箱复用”

（2）继承在某种程度上破坏了封装性，子类父类耦合度过高

（3）而对象组合则要求被组合的对象具有良好定义的外部接口，耦合度低

### 2.7 封装变化点

（1）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影响从而实现分界之间的松耦合

### 2.8 针对接口编程，而不是针对实现编程

（1）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

（2）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

（3）减少系统中各部分的依赖关系，从而实现“高内聚低耦合”的类型设计方案

## 三、设计模式的分类

从封装变化的角度对设计模式进行分类，有以下几种：

（1）组件协作

- Template Method

- Strategy

- Observer / Event

（2）单一职责

- Decorator

- Bridge

（3）对象创建

- Factory Method

- Abstract Factory

- Prototype

- Builder

（4）对象性能

- Singleton

- Flyweight

（5）接口隔离

- Facade

- Proxy

- Mediator

- Adapter

（6）状态变化

- Memento

- State

（7）数据结构

- Composite

- Iterator

- Chain of

- Responsibility

（8）行为变化

- Command

- Visitor

（9）领域问题

- Interpreter

## 四、重构以获得模式

面向对象设计模式是“好的面向对象设计”，所谓“好的面向对象设计”指的是那些可以满足“应对变化，提高复用”的设计。

现代软件设计的特征是“需求的频繁变化”。**设计模式的要点是“寻找变化的点，然后在变化点处应用设计模式**，从而来更好地应对需求的变化”。“什么时候、什么地点应用设计模式”比“理解设计模式结构本身”更为重要。

设计模式的应用不宜先入为主，一上来就使用设计模式是对设计模式的最大误用。没有一步到位的设计模式。敏捷软件开发实践倡导的“Refactoring to Patterns”是目前普遍公认最好的使用设计模式的方法。

### 重构的关键技法

（1）静态绑定 --> 动态绑定

（2）早绑定 --> 晚绑定

（3）继承 --> 组合

（4）编译时依赖 --> 运行时依赖

（5）紧耦合 --> 松耦合