软件设计的原则
了解設計模式的朋友們,想必都聽說過“六大設計原則”吧。其實最經典的 23 種設計模式中或多或少地都在使用這些設計原則,也就是說,設計模式是站在設計原則的基礎之上的。所以在學習設計模式之前,很有必要對這些設計原則先做一下了解。
GoF(四人幫),傳說中的四位大神們,他們聯手搞出了一套設計模式,堪稱 OOD(面向對象設計)的經典之作!震驚了整個軟件開發領域。但這四個老家伙非常怪異,總是喜歡顯擺一些高深的理論,甚至有時候不說人話,十分讓人費解。
除了最經典的六大設計原則以外,還有一些其他的設計原則也非常重要,本文會一起列舉,不斷收集,不斷更新。
我將盡可能地解釋這些晦澀的理論,希望看完本文之后,會讓您對這些設計原則稍微加深一些理解。若有不正確的地方,懇請大家指正!
1. 單一職責原則(Single Responsibility Principle -?SRP)
永遠不應該有多于一個原因來改變某個類。
對于一個類而言,應該僅有一個引起它變化的原因。說白了就是,不同的類具備不同的職責,各施其責。這就好比一個團隊,大家分工協作,互不影響,各做各的事情。
當我們做系統設計時,如果發現有一個類擁有了兩種的職責,那就問自己一個問題:可以將這個類分成兩個類嗎?如果真的有必要,那就分吧。千萬不要讓一個類干的事情太多!
2. 開放封閉原則(Open Closed Principle -?OCP)
軟件實體,如:類、模塊與函數,對于擴展應該是開放的,但對于修改應該是封閉的。
簡言之,對擴展開放,對修改封閉。換句話說,可以去擴展類,但不要去修改類。
當需求有改動,要修改代碼了,此時您要做的是,盡量用繼承或組合的方式來擴展類的功能,而不是直接修改類的代碼。當然,如果能夠確保對整體架構不會產生任何影響,那么也沒必要搞得那么復雜了,直接改這個類吧。
3. 里氏替換原則(Liskov Substitution Principle -?LSP)
使用基類的指針或引用的函數,必須是在不知情的情況下,能夠使用派生類的對象。
父類能夠替換子類,但子類不一定能替換父類。也就是說,在代碼中可以將父類全部替換為子類,程序不會報錯,也不會在運行時出現任何異常,但反過來卻不一定成立。
在繼承類時,務必重寫(Override)父類中所有的方法,尤其需要注意父類的 protected 方法(它們往往是讓您重寫的),子類盡量不要暴露自己的 public 方法供外界調用。
該原則由麻省理工學院的?Barbara Liskov?女士提出,她是美國第一位獲取計算機博士學位的女性,曾經也獲得過計算機圖靈獎。
4. 最少知識原則(Least Knowledge Principle -?LKP)
盡量減少對象之間的交互,從而減小類之間的耦合。簡言之,一定要做到:低耦合,高內聚。
在做系統設計時,不要讓一個類依賴于太多的其他類,需盡量減小依賴關系,否則,您死都不知道自己怎么死的。
該原則也稱為“迪米特法則(Law of Demeter)”,由?Ian Holland 提出。這個人不太愿意和陌生人說話,只和他走得最近的朋友們交流。
5. 接口隔離原則(Interface Segregation Principle -?ISP)
一個類與另一個類之間的依賴性,應該依賴于盡可能小的接口。
不要對外暴露沒有實際意義的接口。也就是說,接口是給別人調用的,那就不要去為難別人了,盡可能保證接口的實用性吧。她好,我也好。
當需要對外暴露接口時,需要再三斟酌,如果真的沒有必要對外提供的,就刪了吧。一旦您提供了,就意味著,您將來要多做一件事情,何苦要給自己找事做呢。
6. 依賴倒置原則(Dependence Inversion Principle -?DIP)
高層模塊不應該依賴于低層模塊,它們應該依賴于抽象。抽象不應該依賴于細節,細節應該依賴于抽象。
應該面向接口編程,不應該面向實現類編程。面向實現類編程,相當于就是論事,那是正向依賴(正常人思維);面向接口編程,相當于通過事物表象來看本質,那是反向依賴,即依賴倒置(程序員思維)。
并不是說,所有的類都要有一個對應的接口,而是說,如果有接口,那就盡量使用接口來編程吧。
將以上六大原則的英文首字母拼在一起就是 SOLID(穩定的),所以也稱之為 SOLID 原則。
只有滿足了這六大原則,才能設計出穩定的軟件架構!但它們畢竟只是原則,只是四人幫給我們的建議,有些時候我們還是要學會靈活應變,千萬不要生搬硬套,否則只會把簡單問題復雜化,切記!
二、補充設計原則
1. 組合/聚合復用原則(Composition/Aggregation Reuse Principle - CARP)
當要擴展類的功能時,優先考慮使用組合,而不是繼承。這條原則在 23 種經典設計模式中頻繁使用,如:代理模式、裝飾模式、適配器模式等。可見江湖地位非常之高!
2. 無環依賴原則(Acyclic Dependencies Principle - ADP)
當 A 模塊依賴于 B 模塊,B 模塊依賴于 C 模塊,C 依賴于 A 模塊,此時將出現循環依賴。在設計中應該避免這個問題,可通過引入“中介者模式”解決該問題。
3. 共同封裝原則(Common Closure Principle - CCP)
應該將易變的類放在同一個包里,將變化隔離出來。該原則是“開放-封閉原則”的延生。
4. 共同重用原則(Common Reuse Principle - CRP)
如果重用了包中的一個類,那么也就相當于重用了包中的所有類,我們要盡可能減小包的大小。
5.?好萊塢原則(Hollywood Principle - HP)
好萊塢明星的經紀人一般都很忙,他們不想被打擾,往往會說:Don't call me, I'll call you. 翻譯為:不要聯系我,我會聯系你。對應于軟件設計而言,最著名的就是“控制反轉”(或稱為“依賴注入”),我們不需要在代碼中主動的創建對象,而是由容器幫我們來創建并管理這些對象。
三、其他設計原則
1. 不要重復你自己(Don't repeat yourself - DRY)
不要讓重復的代碼到處都是,要讓它們足夠的重用,所以要盡可能地封裝。
2. 保持它簡單與傻瓜(Keep it simple and stupid - KISS)
不要讓系統變得復雜,界面簡潔,功能實用,操作方便,要讓它足夠的簡單,足夠的傻瓜。
3. 高內聚與低耦合(High Cohesion and Low Coupling - HCLC)
模塊內部需要做到內聚度高,模塊之間需要做到耦合度低。
4. 慣例優于配置(Convention over Configuration - COC)
盡量讓慣例來減少配置,這樣才能提高開發效率,盡量做到“零配置”。很多開發框架都是這樣做的。
5. 命令查詢分離(Command Query Separation - CQS)
在定義接口時,要做到哪些是命令,哪些是查詢,要將它們分離,而不要揉到一起。
6. 關注點分離(Separation of Concerns - SOC)
將一個復雜的問題分離為多個簡單的問題,然后逐個解決這些簡單的問題,那么這個復雜的問題就解決了。難就難在如何進行分離。
7. 契約式設計(Design by Contract - DBC)
模塊或系統之間的交互,都是基于契約(接口或抽象)的,而不要依賴于具體實現。該原則建議我們要面向契約編程。
8. 你不需要它(You aren't gonna need it - YAGNI)
不要一開始就把系統設計得非常復雜,不要陷入“過度設計”的深淵。應該讓系統足夠的簡單,而卻又不失擴展性,這是其中的難點。
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