OOD简介
Shubho:亲爱的,让我们开始学习OOD吧。你了解面向对象原则吗?
Farhana:你是说封装,继承,多态对吗?我知道的。
Shubho:好,我希望你已了解如何使用类和对象。今天我们学习OOD。
Farhana:等一下。面向对象原则对面向对象编程(OOP)来说不够吗?我的意思是我会定义类,并封装属性和方法。我也能根据类的关系定义它们之间的层次。如果是,那么还有什么?
Shubho:问得好。面向对象原则和OOD实际上是两个不同的方面。让我给你举个实际生活中的例子帮你弄明白。
再你小时候你首先学会字母表,对吗?
Farhana:嗯
Shubho:好。你也学了单词,并学会如何根据字母表造词。后来你学会了一些造句的语法。例如时态,介词,连词和其他一些让你能造出语法正确的句子。例如:
"I" (代词) "want" (动词) "to" (介词) "learn" (动词) "OOD"(名词)。
看,你按照某些规则组合了单词,并且你选择了有某些意义的正确的单词结束了句子。
Farhana:OK,这意味着什么呢?
Shubho:面向对象原则与这类似。OOP指的是面向对象编程的基本原则和核心思路。在这里,OOP可以比作英语基础语法,这些语法教你如何用单词构造有意义且正确的句子,OOP教你在代 码中构造类,并在类里封装属性和方法,同时构造他们之间的层次关系。
Farhana:嗯..我有点感觉了,这里有OOD吗?
Shubho:马上就有答案。现在假定你需要就某些主题写几篇文章或随笔。你也希望就几个你擅长主体写几本书。对写好文章/随笔或书来说,知道如何造句是不够的,对吗?为了使读者能更轻 松的明白你讲的内容,你需要写更多的内容,学习以更好的方式解释它。
Farhana:看起来有点意思...继续。
Shubho:现在,如果你想就某个主题写一本书,如学习OOD,你知道如何把一个主题分为几个子主题。你需要为这些题目写几章内容,也需要在这些章节中写前言,简介,例子和其他段落。 你需要为写个整体框架,并学习一些很好的写作技巧以便读者能更容易明白你要说的内容。这就是整体规划。
在软件开发中,OOD是整体思路。在某种程度上,设计软件时,你的类和代码需能达到模块化,可复用,且灵活,这些很不错的指导原则不用你重新发明创造。确实有些原则你已经在你的类和对象中已经用到了,对吗?
Farhana:嗯...有个大概的印象了,但需要继续深入。
Shubho:别担心,你马上就会学到。我们继续讨论下去。
为什么要OOD?
Shubho:这是一个非常重要的问题。当我们能很快地设计一些类,完成开发并发布时,为什么我们需要关心OOD?那样子还不够吗?
Farhana:嗯,我早先并不知道OOD,我一直就是开发并发布项目。那么关键是什么?
Shubho:好的,我先给你一句名言:
走在结冰的河边不会湿鞋,开发需求不变的项目畅通无阻(Walking on water and developing software from a specification are easy if both are frozen)
-Edward V. Berard
Farhana:你的意思是软件开发说明书会不断变化?
Shubho:非常正确!软件开发唯一的真理是“软件一定会变化”。为什么?
因为你的软件解决的是现实生活中的业务问题,而现实生活中得业务流程总是在不停的变化。
假设你的软件在今天工作的很好。但它能灵活的支持“变化”吗?如果不能,那么你就没有一个设计敏捷的软件。
Farhana:好,那么请解释一下“设计敏捷的软件”。
Shubho:"一个设计敏捷的软件能轻松应对变化,能被扩展,并且能被复用。"
并且应用好"面向对象设计"是做到敏捷设计的关键。那么,你什么时候能说你在代码中很好的应用了OOD?
Farhana:这正是我的问题。
Shubho:如果你代码能做到以下几点,那么你就正在OOD:
- 面向对象
- 复用
- 能以最小的代价满足变化
- 不用改变现有代码满足扩展
Farhana:还有?
Shubho:我们并不是孤立的。很多人在这个问题上思考了很多,也花费了很大努力,他们试图做好OOD,并为OOD指出几条基本的原则(那些灵感你能用之于你的OOD)。他们最终也确实总结出了一些通用的设计模式(基于基本的原则)。
Farhana:你能说几个吗?
Shubho:当然。这里有很多涉及原则,但最基本的是叫做SOLID的5原则(感谢Uncle Bob,伟大OOD导师)。
S = 单一职责原则 Single Responsibility Principle O = 开放闭合原则 Opened Closed Principle L = Liscov替换原则 Liscov Substitution Principle I = 接口隔离原则 Interface Segregation Principle D = 依赖倒置原则 Dependency Inversion Principle
接下去,我们会仔细探讨每一个原则。
单一职责原则
Shubho:我先给你展示一张海报。我们应当谢谢做这张海报的人,它非常有意思。
单一职责原则海报
它说:"并不是因为你能,你就应该做"。为什么?因为长远来看它会带来很多管理问题。
从面向对象角度解释为:"引起类变化的因素永远不要多于一个。"
或者说"一个类有且只有一个职责"。
Farhana:能解释一下吗?
Shubho:当然,这个原则是说,如果你的类有多于一个原因会导致它变化(或者多于一个职责),你需要一句它们的职责把这个类拆分为多个类。
Farhana:嗯...这是不是意味着在一个类里不能有多个方法?
Shubho:不。你当然可以在一个类中包含多个方法。问题是,他们都是为了一个目的。如今为什么拆分是重要的?
那是因为:
- 每个职责是轴向变化的;
- 如果类包含多个职责,代码会变得耦合;
Farhana:能给我一个例子吗?
Shubho:当然,看一下下面的类层次。当然这个例子是从Uncle Bob那里得来,再谢谢他。
违反单一职责原则的类结构图
这里,Rectangle类做了下面两件事:
- 计算矩形面积;
- 在界面上绘制矩形;
并且,有两个应用使用了Rectangle类:
- 计算几何应用程序用这个类计算面积;
- 图形程序用这个类在界面上绘制矩形;
这违反了SRP(单一职责原则);
Farhana:如何违反的?
Shubho:你看,Rectangle类做了两件事。在一个方法里它计算了面积,在另外一个方法了它返回一个表示矩形的GUI。这会带来一些有趣的问题:
在计算几何应用程序中我们必须包含GUI。也就是在开发几何应用时,我们必须引用GUI库;
图形应用中Rectangle类的变化可能导致计算几何应用变化,编译和测试,反之亦然;
Farhana:有点意思。那么我猜我们应该依据职责拆分这个类,对吗?
Shubho:非常对,你猜我们应该做些什么?
Farhana:当然,我试试。下面是我们可能要做的:
拆分职责到两个不同的类中,如:
- Rectangle:这个类应该定义Area()方法;
- RectangleUI:这个类应继承Rectangle类,并定义Draw()方法。
Shubho:非常好。在这里,Rectangle类被计算几何应用使用,而RectangleUI被图形应用使用。我们甚至可以分离这些类到两个独立的DLL中,那会允许我们在变化时不需要关心另一个就可以实现它。
Farhana:谢谢,我想我明白SRP了。SRP看起来是把事物分离成分子部分,以便于能被复用和集中管理。我们也不能把SRP用到方法级别吗?我的意思是,我们可以写一些方法,它们包含做很多事的代码。这些方法可能违反SRP,对吗?
Shubho:你理解了。你应当分解你的方法,让每个方法只做某一项工作。那样允许你复用方法,并且一旦出现变化,你能购以修改最少的代码满足变化。
开放闭合原则
Shubho:这里是开放闭合原则的海报
开放闭合原则海报
从面向对象设计角度看,它可以这么说:"软件实体(类,模块,函数等等)应当对扩展开放,对修改闭合。"
通俗来讲,它意味着你应当能在不修改类的前提下扩展一个类的行为。就好像我不需要改变我的身体而可以穿上衣服。
Farhana:有趣。你能够按照你意愿穿上不同的衣服来改变面貌,而从不用改造身体。你对扩展开放了,对不?
Shubho:是的。在OOD里,对扩展开发意味着类或模块的行为能够改变,在需求变化时我们能以新的,不同的方式让模块改变,或者在新的应用中满足需求。
Farhana:并且你的身体对修改是闭合的。我喜欢这个例子。当需要变化时,核心类或模块的源代码不应当改动。你能用些例子解释一下吗?
Shubho:当然,看下面这个例子。它不支持"开放闭合"原则。
违反开发闭合原则的类结构
你看,客户端和服务段都耦合在一起。那么,只要出现任何变化,服务端变化了,客户端一样需要改变。
Farhana:理解。如果一个浏览器以紧耦合的方式按照指定的服务器(比如IIS)实现,那么如果服务器因为某些原因被其他服务器(如Apache)替换了,那么浏览器也需要修改或替换。这确实很可怕!
Shubho:对的。下面是正确的设计。
遵循开放闭合原则的类结构