目录
1. 概述
软件的可维护性和可复用性
- 恰当的复用可以改善系统的可维护性
- 复用的目标在于实现支持可维护性的复用
- 在面向对象的设计里，可维护性复用都是以面向对象设计原则为基础
- 重构——不改变软件现有功能的基础上，通过调整程序代码改善软件的质量、性能，使其程序的设计模式和架构更加合理，提高软件的扩展性和维护性
2. 设计原则
简介
| 名称 | 简介 |
|---|---|
| SRP 单一职责原则 | 类的职责要单一，不能将太多职责放在一个类里 |
| OCP 开闭原则 | 软件实体对扩展开放，对修改关闭。在不修改一个软件实体的基础上扩展功能。 |
| LSP 里氏替换原则 | 在软件系统中，一个可以接受基类对象的地方必然可以接受一个子类对象。反之不然。 |
| DIP 依赖倒转原则 | 针对抽象层编程，不要针对具体类编程 |
| ISP 接口隔离原则 | 使用多个专门的接口来取代一个统一的接口 |
| CRP 合成复用原则 | 尽量多使用组合和聚合关联关系，尽量少使用甚至不使用继承关系 |
| LoD 迪米特原则 | 一个软件实体对其他实体的引用越少越好。如果两个类不必彼此直接通信，那么两个类就不应当发生直接的相互作用，而是通过引入一个第三者发生间接交互 |
2.1 单一职责原则 Single Responsibility Principle(SRP)
定义
一个对象只包含单一的职责(single responsibility)，且该职责被完整地封装在一个类中
对一个类来说，仅有一个(never be more than one reasion)引起它变化的原因
分析
- 一个类（模块、方法等同理）承担的职责越多，它被复用的可能性越小
- 职责在两方面：
- 数据职责，通过属性体现
- 行为职责，通过方法体现
- 实现高内聚、低耦合的指导方针
实例
登录功能原结构
按原则重构后
2.2 开闭原则 Open-Closed Principle(OCP)
定义
一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭(open for extension, closed for modification)。
分析
- 抽象化是开闭原则的关键
- “对可变性封装原则”
实例
图形界面的按钮编程
原结构
重构后
2.3 里氏替换原则 Liskov Substitution Principle(LSP)
定义
所有引用基类（父类）的地方必须能透明地使用其子类的对象
分析
- 在软件中如果能够使用基类对象，那么一定能够使用其子类对象。把基类都替换成其子类，程序不会产生任何错误和异常，反之不成立。
- LSP是实现OCP的重要方式之一。在程序中尽量使用基类类型来对对象进行定义，而运行时再确定其子类类型，而子类对象来替代弗雷对象。
实例
原
重构后
2.4 依赖倒转原则 Dependency Inversion Principle(DIP)
定义
高层模块不应该依赖底层板块，它们都应该依赖抽象。抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象(Abstractions should not depend upon details, details should depend upon abstractions)。
要针对接口编程，不要针对实现编程
分析
同上定义
- 实现开闭原则的关键是抽象化，并且从抽象化导出具体化实现。如果说开闭原则的面向对象设计的目的的话，那么依赖倒转原则就是面向对象设计的主要目标。
- 常见的实现方式之一是在代码中使用抽象类，而将具体类放在配置文件中。也就是将抽象放进代码，将细节放进元数据(Put Abstractions in Code, Details in Metadata)
- 类之间的耦合
- 零耦合关系
- 具体耦合关系
- 抽象耦合关系——以抽象方式耦合是依赖倒转原则的关键
- 依赖注入
- 构造注入：通过构造函数注入实例变量
- 设值注入：通过Setter方法注入实例变量
- 接口注入：通过接口方法注入实例变量
实例
将来自不同数据源的数据转换为多种格式的数据转换模块
原
重构后
2.5 接口隔离原则 Interface Segregation Principle(ISP)
定义
客户端不应该依赖那些它不需要的接口
一旦一个接口太大，则需要将它分割成一些更细小的接口(split into smaller and more specific interfaces)，使用该接口的客户端仅需知道与之相关的方法即可。
分析
- 使用多个专门的接口，而不使用单一的总接口。每个接口应承担一种相对独立的角色。
- 一个接口就只表示一个角色，每个角色都有其特定的一个接口——“角色隔离原则”
- 接口仅仅提供客户端需要的行为，即所需的方法，客户端不需要的行为则隐藏起来，应当为客户端提供尽可能小的单独的接口，而不要提供大的总接口。
- 使用该原则拆分接口时，首先必须满足单一职责原则，将一组相关的操作定义在一个接口中，且在满足高内聚的前提下，接口的方法越少越好。
- 在进行系统设计时采用定制服务的方式，即为不同的客户端提供宽窄不同的接口，只提供用户需要的行为，而隐藏用户不需要的行为。
实例
拥有多个客户类的系统，在系统中定义一个胖接口服务所有客户类
重构后
2.6 合成复用原则 Composite Reuse Principle(CRP)
定义
尽量使用对象组合，而不是继承来达到复用的目的。
分析
- CRP指在一个新对象里通过关联关系（包括组合关系和聚合关系）来使用一些已有的对象，使之成为新对象的一部分；新对象通过委派调用已有对象的方法达到复用其已有功能的目的。——尽量使用组合/聚合关系，少用继承。
- 两种复用对比
- 继承复用：实现简单，易于扩展。破坏系统的封装性；从基类继承而来的实现是静态的，不可能在运行时发生改变，没有足够的灵活性；只能在有限的环境中使用。（“白箱”复用）
- 组合/聚合复用：耦合度相对较低，选择性地调用成员对象的操作；可以在运行时动态进行。（“黑箱”复用 ）
- 慎重使用继承复用
实例
教学管理系统部分数据库访问类设计
重构后
2.7 迪米特法则 Law of Demeter(LoD)
定义
(1) 不要和“陌生人”说话。Don’t talk to strangers.
(2) 只与你的直接朋友通信。Talk only to your immediate friends.
(3) 每一个软件单位对其他的单位都只有最少的知识，而且局限于那些与本单位密切相关的软件单位。Each unit should have only limited knowledge about other units: only units “closely” related to the current unit.
分析
- 迪米特法则就是指一个软件实体应当尽可能少的与其他实体发生相互作用。这样，当一个模块修改时，就会尽量少的影响其他的模块，扩展会相对容易，这是对软件实体之间通信的限制，它要求限制软件实体之间通信的宽度和深度。
- 其“朋友”包括几类，除此之外是“陌生人”
- 当前对象本身(this)
- 以参数形式传入到当前对象方法中的对象
- 当前对象的成员对象
- 如果当前对象的成员对象是一个集合，那么集合中的元素也都是朋友
- 当前对象所创建的对象
- 狭义的LoD：可以降低类之间的耦合，但是会在系统中增加大量的小方法并散落在系统的各个角落，它可以使一个系统的局部设计简化，因为每一个局部都不会和远距离的对象有直接的关联，但是也会造成系统的不同模块之间的通信效率降低，使得系统的不同模块之间不容易协调。
- 广义的LoD：指对对象之间的信息流量、流向以及信息的影响的控制，主要是对信息隐藏的控制。
- 主要用途是控制信息的过载
- 在类的划分上，应尽量创建松耦合的类
- 在类的结构设计上，每一个类都应当尽量降低其成员变量和成员函数的访问权限
- 在类的设计上，只要有可能，一个类型应当设计成不变类
- 在对其他类的引用上吗，一个对象对其他对象的引用应当降到最低
实例
某系统界面类和数据访问类之间的调用关系
重构后