Java程序員應當知道的10個面向對象設計原則

面向對象設計原則是OOPS編程的核心， 但我見過的大多數Java程序員熱心於像Singleton (單例) 、 Decorator(裝飾器)、Observer(觀察者) 等設計模式，而沒有把足夠多的注意力放在學習面向對象的分析和設計上面。學習面向對象編程像「抽象」、「封裝」、「多態」、「繼承」 等基礎知識是重要的，但同時為了創建簡潔、模塊化的設計，了解這些設計原則也同等重要。我經常看到不同經驗水平的java程序員，他們有的不知道這些OOPS 和SOLID設計原則，有的只是不知道一個特定的設計原則會帶來怎樣的益處，甚至不知道在編碼中如何使用這些設計原則。

(設計原則)底線是永遠追求高內聚、低耦合的編碼或設計。 Apache 和 Sun的開源代碼是學習Java和OOPS設計原則的良好範例。它們向我們展示了，設計原則在Java編程中是如何使用的。Java JDK 使用了一些設計原則：BorderFactory類中的工廠模式、Runtime類中的單例模式、java.io 類中的裝飾器模式。順便說一句，如果您真的對Java編碼原則感興趣，請閱讀Joshua Bloch 的Effective Java，他編寫過Java API。我個人最喜歡的關於面向對象設計模式的是Kathy Sierra的Head First Design Pattern(深入淺出設計模式)，以及其它的關於深入淺出面向對象分析和設計。這些書對編寫更好的代碼有很大幫助，充分利用各種面向對象和SOLID的設計模式。

雖然學習設計模式(原則)最好的方法是現實中的例子和理解違反設計原則帶來的不便，本文的宗旨是向那些沒有接觸過或正處於學習階段的Java程序員介紹面向對象設計原則。我個人認為OOPS 和SOLID設計原則需要有文章清楚的介紹它們，在此我一定儘力做到這點，但現在請您準備瀏覽以下設計模式(原則)

DRY – Don』t repeat yourself

我們第一個面向對象設計原則是：DRY ，從名稱可以看出DRY(don』t repeat yourself)意思是不寫重複代碼，而是抽象成可復用的代碼塊。如果您有兩處以上相同的代碼塊，請考慮把它們抽象成一個單獨的方法；或者您多次使用了硬編碼的值，請把它們設置成公共常量。這種面向對象設計原則的優點是易於維護。重要的是不要濫用此原則，重複不是針對代碼而是針對功能來說。它的意思是，如果您使用通用代碼來驗證OrderID和SSN，這並不意味著它們是相同的或者他們今後將保持不變。通過把通用代碼用於實現兩種不同的功能，或者您把這兩種不同的功能密切地聯繫在一起；當您的OrderID格式改變時，您的SSN驗證代碼將會中斷。所以要當心這種耦合，而且不要把彼此之間沒有任何關係卻類似的代碼組合在一起。

封裝經常修改的代碼

Encapsulate What Changes

在軟體領域永遠不變的是「變化」，所以把您認為或懷疑將來要被修改的代碼封裝起來。這種面向對象設計模式的優點是：易於測試和維護恰當封裝的代碼。如果您在用Java編程，那麼請遵守以下原則：變數和方法的訪問許可權默認設置為私有，並且逐步放開它們的訪問許可權，例如從「private」到「protected 」、「not public」。Java中的一些設計模式使用了封裝，工廠設計模式就是一個例子，它封裝了創建對象的代碼而且提供了以下靈活性：後續生成新對象不影響現有的代碼。

打開/關閉設計原則

OpenClosed Design Principle

類、方法/函數應當是對擴展(新功能)開放，對修改閉合。這是另外一個優雅的SOLID 設計原則，以防止有人修改通過測試的代碼。理想情況下假如您添加了新功能，那麼您的代碼要經過測試，這就是打開/關閉設計原則的目標。順便說一句，SOLID中的字母「O」指的是打開/關閉設計原則。

單一職責原則

Single Responsibility Principle(SRP)

單一職責原則是另外一個SOLID設計原則，SOLID中的字母「S」指的就是它。按照SRP，一個類修改的原因應當有且只有一個，或者一個類應當總是實現單一功能。如果您在Java中的一個類實現了多個功能，那麼這些功能之間便產生了耦合關係；如果您修改其中的一個功能，您有可能就打破了這種耦合關係，那麼就要進行另一輪測試以避免產生新的問題。

依賴注入/反轉原則

Dependency Injection or Inversion principle

不要問框架的依賴注入功能將會給你帶來什麼益處，依賴注入功能在spring框架里已經很好的得到了實現，這一設計原則的優雅之處在於：DI框架注入的任何一個類都易於用模擬對象進行測試，並且更易於維護，因為創建對象的代碼在框架里是集中的而且和客戶端代碼是隔離的。有多種方法可以實現依賴注入，例如使用位元組碼工具，其中一些AOP(面向切面編程)框架如切入點表達式或者spring里使用的代理。想對這種SOLID設計原則了解更多，請看IOC 和 DI設計模式中的例子。 SOLID中的字母「D」指的就是這種設計原則。

優先使用組合而非繼承

Favor Composition over Inheritance

如果可以的話，要優先使用組合而非繼承。你們中的一些人可能為此爭論，但我發現組合比繼承更有靈活性。組合允許在運行時通過設置屬性修改一個類的行為，通過使用多態即以介面的形式實現類之間的組合關係，並且為修改組合關係提供了靈活性。甚至 Effective Java也建議優先使用組合而非繼承。

里氏替換原則

Liskov Substitution Principle LSP

根據里氏替換原則，父類出現的地方可以用子類來替換，例如父類的方法或函數被子類對象替換應該沒有任何問題。LSP和單一職責原則、介面隔離原則密切相關。如果一個父類的功能比其子類還要多，那麼它可能不支持這一功能，而且也違反了LSP設計原則。為了遵循 LSP SOLID設計原則，派生類或子類(相對父類比較)必須增強功能，而非減少。SOLID中的字母「L」指的就是 LSP設計原則。

介面隔離原則

介面隔離原則指，如果不需要一個介面的功能，那麼就不要實現此介面。這大多在以下情況發生：一個介面包含多種功能，而實現類只需要其中一種功能。介面設計是一種棘手的工作，因為一旦發布了介面，您就不能修改它否則會影響實現該介面的類。在Java中這種設計原則的另一個好處是：介面有一個特點，任何類使用它之前都要實現該介面所有的方法，所以使用功能單一的介面意味著實現更少的方法。

編程以介面(而非實現對象)為中心

編程總是以介面(而非實現對象)為中心，這會使代碼的結構靈活，而且任何一個新的介面實現對象都能兼容現有代碼結構。所以在Java中，變數、方法返回值、方法參數的數據類型請使用介面。這是許多Java程序員的建議， Effective Java 以及 head first design pattern 等書也這樣建議。

代理原則

不要期望一個類完成所有的功能，可以適當地把一些功能交給代理類實現。代理原則的典範是：Java 中的equals 和 hashCode 方法。為了比較兩個對象的內容是否相同，我們讓用於比較的類本身完成對比工作而非它們的調用方。這種設計原則的好處是：沒有重複編碼而且很容易修改類的行為。

總結

以上所有面向對象的設計原則可以幫助您寫出靈活、優雅的代碼：具有高內聚低耦合的代碼結構。理論只是第一步，更重要的是我們要習得一種能力去發現什麼時候使用這些設計原則。去發現我們是否違反了什麼設計原則和影響了代碼的靈活性，但是世界上沒有什麼是完美的，我們解決問題時不能總去使用設計模式和設計原則，它們大多用於有較長維護周期的大型企業項目。

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