理解Java中OO的概念和設計原則(必看)

一．OO(物件導向)的設計基礎

物件導向(OO)：就是基於物件概念，以物件為中心，以類和繼承為構造機制，充分利用介面和多型提供靈活性，來認識、理解、刻劃客觀世界和設計、構建相應的軟件系統。物件導向的特徵：雖然各種物件導向程式語言相互有別，但都能看到它們對面向物件基本特徵的支援，

即 「抽象、封裝、繼承、多型」 ：

– 抽象，先不考慮細節

– 封裝，隱藏內部實現

– 繼承，複用現有程式碼

– 多型，改寫物件行為

物件導向設計模式：是「好的物件導向設計」，所謂「好的物件導向設計」是那些可以滿足「應對變化，提高複用」的設計。物件導向設計模式描述的是軟體設計，因此它是獨立於程式設計 語言的，但是物件導向設計模式的最終實現仍然要使用物件導向程式語言來表達。物件導向設計模式不像演算法技巧，可以照搬照用，它是建立在對「物件導向」純 熟、深入的理解的基礎上的經驗性認識。

上邊就見大的描述一下面向物件和設計模式的概念和關係。我們進行設計的時候，就是充 分的理解和利用OO的四個基本的特徵來展開設計，所以大家必須在進行設計前，要熟悉和掌握面嚮對象的技術，在這就不詳細介紹了，而對於設計模式是給我們提供了設計時的參考模型，而掌握物件導向設計模式的前提是首先掌握「物件導向」技術。

二．OO(物件導向)的設計目標

※可擴充套件性Extensibility：有了新的需求，新的效能可以容易新增到系統中，不影響現有的效能，也不會帶來新的缺陷。

※可修改性Flexibility：系統一部分的程式碼要修改時不會破壞系統的現有結構，也不會影響到其它的部分。

※可替換性Pluggability：可以將系統中的某些程式碼替換為相同介面的其它類，不會影響到系統。

三．OO設計的5大原則及其之間的關係

3.1 OO設計原則的總結

※ SRP (Single Responsibility Principle) 單一職責原則:

就一個類而言，應該僅有一個引起它變化的原因。單一是一個類的優良設計。交雜不清的職責將使得程式碼看起來特別彆扭牽一髮而動全身，有失美感和必然導致醜陋的系統錯誤風險。

※ OCP (Open Close Principle 開閉原則) 開放封閉原則:

是說軟體實體（類、模組、函式等等）應該可以擴充套件但不可修改。實現開開放封閉原則的核心思想就是對抽象程式設計，而不對具體程式設計，因為抽象相對穩定。讓類依賴於固定的抽象，所以修改就是封閉的；而通過物件導向的繼承和多型機制，又可以實現對抽象類的繼承，通過覆寫其方法來改變固有行為，實現新的拓展方法，所以就是開放的。「需求總是變化」沒有不變的軟體，所以就需要用封閉開放原則來封閉變化滿足需求，同時還能保持軟體內部的封裝體系穩定，不被需求的變化影響。

※DIP (Dependence Inversion Principle) 依賴倒置原則 :

依賴抽象，不要依賴具體。抽 象的穩定性決定了系統的穩定性，因為抽象是不變的，依賴於抽象是物件導向設計的精髓，也是依賴倒置原則的核心。依賴於抽象是一個通用的原則，而某些時候依 賴於細節則是在所難免的，必須權衡在抽象和具體之間的取捨，方法不是一層不變的。依賴於抽象，就是對介面程式設計，不要對實現程式設計。

※LSP (Liskov Substitution Principle 里氏替換原則):

子型別必須能夠替換到他們的父型別。Liskov 替換原則，主要着眼於對抽象和多型建立在繼承的基礎上，因此只有遵循了Liskov替換原則，才能保證繼承複用是可靠地。實現的方法是面向介面程式設計：將公 共部分抽象為基類介面或抽象類，通過ExtractAbstractClass，在子類中通過覆寫父類的方法實現新的方式支援同樣的職責。Liskov替 換原則能夠保證系統具有良好的拓展性，同時實現基於多型的抽象機制，能夠減少程式碼冗餘，避免執行期的型別判別。

※ISP (Interface Segregation Principle 介面分隔原則):

多個和客戶相關的介面要好於一個通用介面。分離的手段主要有以下兩種：1、委託分離，通過增加一個新的型別來委託客戶的請求，隔離客戶和介面的直接依賴，但是會增加系統的開銷。2、多重繼承分離，通過介面多繼承來實現客戶的需求，這種方式是較好的。

下邊是前面沒有提到過的兩個原則，也是設計時要考慮的重要原則。

※迪米特法則：

不相互直接通訊的類之間，不要直接發生相互作用。如果兩個類不必彼此直接通訊，那麼這兩個類就不應當發生直接的相互作用。如果一個類需要呼叫領一個類的某個方法話，可以通過第三者轉發這個呼叫。迪米特法則首先強調的前提是在類的設計上，每一類都應當儘量降低成員的訪問許可權。它的根本思想是強調類之間的鬆耦合。

※合成/聚合複用原則：

儘量使用合成/聚合，儘量不要使用繼承。合 成(Composition)和聚合(Aggregation)都是關聯的特殊種類，聚合表示一種弱的擁有關係；合成這是一種強的擁有關係，體現了嚴格的部分和整體的關係，部分和整體的生命週期一樣。優先使用合成或聚合原則將有助於保持每個類被封裝，並被集中在單個任務上。這樣類和類繼承層次會保持較小規 模，並且不太可能增長為不可控制的龐然大物

3.2 OO設計原則之間的關係

1. 實現「開-閉」原則（OCP）的關鍵步驟是抽象化。基類與子類之間的繼承關係就是抽象化的體現。因此里氏代換原則是對實現抽象化的具體步驟的規範。違反里氏代換原則意味著違反了「開-閉」原則，反之未必。

2. 「開-閉」原則與依賴倒轉原則(DIP)是目標和手段的關係。如果說開閉原則是目標,依賴倒轉原則是到達」開閉」原則的手段。如果要達到最好的」開閉」原則,就要儘量的遵守依賴倒轉原則，依賴倒轉原則是對」抽象化」的最好規範。

3. 里氏代換原則(LSP)是依賴倒轉原則的基礎，依賴倒轉原則是里氏代換原則的重要補充。

4. 介面分離原則(ISP)也是確保「開-閉」原則的一個重要手段。

5. 對於單一職責原則(SRP)，個人認為儘量做到為好，職責越單一，「開-閉」和里氏代換越容易實現。

四．OO設計原則和目標的關係

1.可擴充套件性Extensibility ：允許一個具有同樣介面的新類替代舊類，是對抽象介面的複用。客戶端依賴於抽象介面，而不是一個具體實現類，使得這個具體類可以被別的具體類替換，而不影響客戶端。以下原則實現可擴充套件性。

※開/閉原則

※里氏替換原則

※依賴倒轉原則

※合成/聚合複用原則

2.可修改性Flexibility：模組相對獨立，通訊儘可能少。這樣當一個模組修改時，對別的模組的影響很小。

以下原則實現可修改性。

※開/閉原則

※迪米特法則

※介面隔離原則

3、可替換性Pluggability：當一部分不再滿足需要時，可以將舊的部分拔出，新的部分插入。

以下原則實現可替換性。

※開/閉原則

※里氏代換原則

※依賴倒轉原則

※合成/聚合複用原則

五．OO(物件導向)的設計過程

1. 分析式樣，進行機能分類。

2. 根據機能進行類的抽象。

※ 類的抽象 – 在這裏步裡，我們可以根據 「單一職責原則」，進行類的具體抽象。儘量做到，類的功能單一和清晰化。

※ 封裝變化點– 使用封裝來建立物件之間的分界層，讓設計者可以在分界層的一側進行修改，而不會對另一側產生不良的影響，從而實現層次間的鬆耦合。

3. 設計抽象基類和介面類。

※ 在進行基本的基類的抽象和介面定義時，要遵照「介面分離原則」進行介面的抽象。

※ 在設計介面和基類時，不要總是關注細節，要記住針對介面程式設計，而不是針對實現程式設計。

※ 對於抽象的基類和派生類之間要做到「里氏替換原則」的要求。

4.確定類間的耦合關係。

4.1 決定耦合的程度的依據何在呢？

※ 簡單的說，就是根據需求的穩定性，來決定耦合的程度。

※ 對於穩定性高的需求，不容易發生變化的需求，我們完全可以把各類設計成緊耦合的，因為這樣可以提高效率，而且我們還可以使用一些更好的技術來提高效率或簡化程式碼。

※ 如果需求極有可能變化，我們就需要充分的考慮類之間的耦合問題，我們可以想出各種各樣的辦法來降低耦合程度，但是歸納起來，不外乎增加抽象的層次來隔離不同的類，這個抽象層次可以是抽象的類、具體的類，也可以是介面，或是一組的類。我們可以用一句話來概括降低耦合度的思想：」針對接 口程式設計，而不是針對實現程式設計。

※ 在決定類的耦合關係時，儘量考慮「迪米特法則」和「合成/聚合複用原則」。

4.2 怎樣做到依賴倒轉？

※ 以抽象方式耦合是依賴倒轉原則的關鍵。抽象耦合關係總要涉及具體類從抽象類繼承，並且需要保證在任何引用到基類的地方都可以改換成其子類，因此，里氏代換原則是依賴倒轉原則的基礎。

※ 依賴於抽象：建議不依賴於具體類，即程式中所有的依賴關係都應該終止於抽象類或者介面。儘量做到：

（1）任何變數都不應該持有一個指向具體類的指標或者引用。

（2）任何類都不應該從具體類派生。

（3）任何方法都不應該覆寫它的任何基類中的已經實現的方法。

5．運用OO設計的5大原則來對設計進行進一步的優化

※ 對於類的抽象和職能，是否滿足「單一職責原則」

※ 對於繼承關係和引用基類的地方，是否滿足「里氏代換原則」和「依賴倒置原則」

※ 對於介面和基類，是否「介面隔離原則」

※ 總體上是否滿足「開-閉原則」

總體上說，在物件導向設計時，要充分考慮設計的5大原則，但不是強求的，一味的追求滿足原則也可能會導致設計出的系統在效能和資源上的消耗，可以根據具體的情況來具體的分析和設計。