面向对象设计原则ppt

,*,面向对象设计原则,宋俊杰,目标,重新认识一下面向对象,了解面向对象设计原则,重新认识面向对象,通过面向对象编程语言,(OOPL),认识到的面向对象，,并不是面向对象的全部，甚至只是浅陋的面向对象,不是使用了面向对象语言就是实现了面向对象的设计和开发,我们不能依赖编程语言的面向对象机制来掌握面向对象,OOPL,的三大机制“封装、继承、多态”可以表达面向对,象的概念，但是没有刻画出面向对象的核心精神。,可以用这三大机制做出好的“面向对象设计”也可以做出差的“面向对象的设计”,.,重新认识面向对象,OOPL,没有回答面向对象的根本性问题,-,我们为什么要面向对象？我们应该怎样实现好的面向对象？我们应该遵循什么样的原则？,任何一个严肃的面向对象程序员都要系统的学习面向对象知识，单纯从编程语言上获得的面向对象知识，不能够胜任面向对象设计与开发,.,举一个例子,示例场景：,我们需要设计一个人事管理系统，其中的一个功能是对各种不同的类型员工，计算其当月的工资,-,不同类型的员工，拥有不同的薪金计算制度。,机构化做法,1,。,获得人事系统中所有可能的员工类型,2,。,根据不同的员工类型所对应的不同薪金制度，计算其工资,enum EmployeeType,Engineer;,Sales;,Manager;,/,计算工资程序,If(type=EmployeeType.Enginner),else if(type=EmployeeType.Sales),面向对象设计,1,根据不同员工设计不同的类，并使这些类继承自一个,Employee,抽象类，其中有一个抽象方法,getSalary.,2,在各个不同的员工中，根据自己的薪金制度，重写,(override)getSalary,方法,abstract class Employee,public abstract int getSalary();,class Sales extends Employee,public int getSalary(),.,class Engineer extends Employee,public int getSalary(),/,显示工资程序,Employee e=emFactory.getEmployee(id);,System.out.println(e.getSalary();,现在需求变了,示例场景：,随着业务的规模的拓展，又出现了更多类型的员工，比如钟点工、计件工,等等，这对系统提出了新的挑战,原有的程序要改变。,结构化做法：,几乎所有涉及到员工类型的地方都要做改变,这些代码都要重新编译重新部署,面向对象做法：,只要添加新的员工类，让其继承自,Employee,抽象方法，并重写,getSalary(),方法，然后在,EmployeeFactory.getEmployee(),方法中根据相关条件产生新的员工类型就可以了。其他地方不需要改变,.,重新认识,对于前面的例子，从宏观上看，面向对象的构建方式跟更能适应软件的变化，能将变化所带来的影响减小到最小。,从微观层面来看，面向对象的方式更强调各个类的“责任”，新增员工类型不会影响原来员工类型的实现代码,这是符合真实世界的，也更能控制变化所影响的范围，毕竟,Engineer,类不应该为新增的“钟点工”来买单,对象是什么？,-,从概念层面讲，对象是某种责任的抽象。,-,从规格层面讲，对象是一系列可以被其他对象使用的接口,(API),。,-,从语言实现层面来看，对象封装了代码和数据,(,行为和状态,),。,有了这些认识之后，怎样才能设计“好的面向对象”？,-,遵循一定的面向对象设计原则,-,熟悉一些经典的面向对象设计模式,.,面向对象设计原则,针对接口编程，而不是针对实现编程,-,客户无需知道所使用对象的特定类型，只需知道对象拥有客户所期望的接口,有限使用组合，而不是类继承,-,类继承通常为“白箱复用”，对象组合通常成为“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对象具有良好定义的接口，耦合度低,。,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。,具体的设计原则,单一职责原则（,SRP,）,开放封闭原则（,OCP,）,Liskov,替换原则（,LSP,）,依赖倒置原则（,DIP,）,接口隔离原则（,ISP,）,单一职责原则,就一个类而言应该仅有一个引起它变化的原因。,当需求变化时，该变化就会反映为类的职责变化。如果一个类承担了多个职责，那么引起它变化的原因就有多个。,如果一个类承担的职责过多，就等于把这些职责耦合在了一起。一个职责的变化就可能会削弱，或者抑制这个类完成其他职责的能力,.,如果需求变化总是引起多个职责同时变化，那么我们就不必分离它们,推论：只有变化实际发生时才有意义,.,开放封闭原则,OCP,软件实体,(,类、模块、函数等等,),应该是可以扩展的，但是不可以修改的,-,对扩展是开放的。当需求 变化时，我们可以对模块进行扩展，使其具有能够满足那些变化的行为。,-,对更改是封闭的。对模块进行修改时不必改动模块的源代码（并非绝对，但是应该是最小限度）,例子,Interface Shape,public void draw(),class Square extends Shape,public void draw(),class Circle extends Shape,public void draw(),class Test,public static void main(String args),List shapes=,/,绘制所有图形,Iterator iter =shapes.iterator();,while(iter.hasNext(),(Shape)iter.next().draw();,如果要绘制一个新的形状，只需要增加一个新的,Shape,的派生类就行了,.(,系统的其他地方会有一些改动，但是这里没有改动,),我说谎了！,上面的例子并不是,100%,封闭的。如果我们要求所有的,圆必须在正方形之前绘制，我们就要改动,Test,的代码了。,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。没有对所有情况都贴切的模型。,如何对待？,设计人员必须对于他设计的模块应对哪种变化封闭做出选择。必须先猜测出最有可能发生变化的种类，然后构造抽象来隔离那些变化。,有时不容易做到，代价有时会比较高，我们希望把,OCP,应用限定在可能发生的变化上。,结论,开发人员应该仅仅对程序中呈现出频繁变化的那些部分做出抽象。拒绝不成熟的抽象和抽象本身一样重要。,(,对变化进行封装,),Liskov(,里氏,),替换原则（,LSP,）,子类型必须能够替换掉它们的基类型,一个微妙的违规,正方形是矩形（,is-a,关系）。正方形继承矩形。,public class Rectangle,private double h;,private double w;,public void setHeight(double h),this.h=h;,public void setWidth(double w),this.w=w;,public double getHeight(),return this.h;,public double getWidth(),return this.w;,public double area(),return this.getHeight()*this.getWidth();,public class Square extends Rectangle,private double h;,private double w;,public void setHeight(double h),this.h=h;,this.w=h;,public void setWidth(double w),this.w=w;,this.h=w;,public double getHeight(),return this.h;,public double getWidth(),return this.w;,public class Test,public void fun(Rectangle r),r.setHeight(1);,r.setWidth(2);,System.out.println(r.area();,public static void main(String args),Rectangle r =new Rectangle();,Rectangle s=new Square();,Test t=new Test();,/t.fun(r);,t.fun(s);,如果,fun,方法的参数,Rectangle,指向的是一个正方形，产生的结果就会让人产生迷惑。,结果是,4,！对于写,fun,方法的人来讲，他会认为应该是,2.,IS-A,是关于行为的,Square,对象的行为方式和函数,fun,所期望的,Rectangle,对象的行为方式不相容,.,对象的行为方式才是软件真正所关注的问题,.(,关心是不是想象中的那种行为,),OOD,中,IS-A,关系是就行为方式而言的,.,接受缺陷,大多数情况下,接受一个多态行为中的微妙错误会比试着修改设计使之完全符合,LSP,更为有利,.,接受缺陷而不是去追求完美是一个工程上权衡的问题,.,好的工程师知道如何接受缺陷比追求完美更有利,不过,不应该轻易放弃,LSP,原则,我们经常用的例子,struts,类,RequestProcessor,里面的代码,:,protected ActionForward processActionPerform(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response,Action action,ActionForm form,ActionMapping mapping),throws IOException,ServletException,try,return(,action.execute(mapping,form,request,response),);,catch(Exception e),return(processException(request,response,e,form,mapping);,注意红色部分,依赖倒置原则,DIP,要依赖于抽象不要依赖于具体,抽象不应该依赖于细节,细节应该依赖于抽象,另一种说法,:,要对接口编程,不要针对实现编程,.,另一种说法的解释,应当使用,java,接口和抽象,java,类进行变量的类型声明,参量的类型声明,方法的返回类型声明,以及数据类型的转换等,.,Vector employees=new Vector();,应该声明为,List employees=new Vector();,好处是,将,Vector,类型转会为,ArrayList,需要最小的改动,.,怎样做到,以抽象方式耦合是依赖倒转原则的关键,.,一个抽象耦合关系总要涉及具体类从抽象类继承,并且保证任何引用到基类的地方都可以换成其子类,因此里氏替换原则是依赖倒置原则的基础,.,并非完美,抽象层次上的耦合虽然有灵活性,但也带来了额外的复杂性,.,如果一个具体类发生变化的可能性非常小,那么抽象耦合发挥的好处便十分有限,这时使用具体耦合反而会更好,接口隔离原则,ISP,接口的污染,一个没有经验的设计师往往想节省接口的数目,将几个功能相近或功能相关的接口合并,并将这看成是代码优化的一部分,.,接口隔离原则,ISP,定义,:,从一个客户类的角度来讲,:,一个类对另外一个类的依赖性应当是建立在最小接口上的,.,使用多个专门的接口比使用单一的总接口要好,.,例子,例子,(,单一职责,),总结,“,开,-,闭,”,原则,(OCP),对可