6大设计原则之6--开闭原则

开闭原则的定义

开闭原则是Java世界里最基础的设计 原则，它指导咱们如何创建一个稳定的、灵活的系统，先来看开闭原则的定义： Software entities like classes,modules and functions should be open for extension but closed for modifications.（一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭。）

开闭原则的定义已经很是明确地告诉咱们：软件实体应该对扩展开放，对修改关闭，其 含义是说一个软件实体应该经过扩展来实现变化，而不是经过修改已有的代码来实现变化。 那什么又是软件实体呢？软件实体包括如下几个部分：

•  项目或软件产品中按照必定的逻辑规则划分的模块。

• 抽象和类。

• 方法。

咱们能够把变化概括为如下三种类型： 

• 逻辑变化 只变化一个逻辑，而不涉及其余模块，好比原有的一个算法是a*b+c，如今须要修改成 a*b*c，能够经过修改原有类中的方法的方式来完成，前提条件是全部依赖或关联类都按照 相同的逻辑处理。

• 子模块变化 一个模块变化，会对其余的模块产生影响，特别是一个低层次的模块变化必然引发高层 模块的变化，所以在经过扩展完成变化时，高层次的模块修改是必然的

• 可见视图变化 可见视图是提供给客户使用的界面，如JSP程序、Swing界面等，该部分的变化通常会引 起连锁反应（特别是在国内作项目，作欧美的外包项目通常不会影响太大）。若是仅仅是界 面上按钮、文字的从新排布却是简单，最司空见惯的是业务耦合变化，什么意思呢？一个展 示数据的列表，按照原有的需求是6列，忽然有一天要增长1列，并且这一列要跨N张表，处 理M个逻辑才能展示出来，这样的变化是比较恐怖的，但仍是能够经过扩展来完成变化，这 就要看咱们原有的设计是否灵活。

为何要采用开闭原则

每一个事物的诞生都有它存在的必要性，存在即合理，那开闭原则的存在也是合理的，为 什么这么说呢？ 首先，开闭原则很是著名，只要是作面向对象编程的，甭管是什么语言，Java也 好，C++也好，或者是Smalltalk，在开发时都会说起开闭原则。 其次，开闭原则是最基础的一个原则，前五章节介绍的原则都是开闭原则的具体形态， 也就是说前五个原则就是指导设计的工具和方法，而开闭原则才是其精神领袖。换一个角度 来理解，依照Java语言的称谓，开闭原则是抽象类，其余五大原则是具体的实现类，开闭原 则在面向对象设计领域中的地位就相似于牛顿第必定律在力学、勾股定律在几何学、质能方 程在狭义相对论中的地位，其地位无人能及。 最后，开闭原则是很是重要的，可经过如下几个方面来理解其重要性。

•  开闭原则对测试的影响：全部已经投产的代码都是有意义的，而且都受系统规则的约束，这样的代码都要经 过“千锤百炼”的测试过程，不只保证逻辑是正确的，还要保证苛刻条件（高压力、异常、错 误）下不产生“有毒代码”（Poisonous Code），所以有变化提出时，咱们就须要考虑一下， 原有的健壮代码是否能够不修改，仅仅经过扩展实现变化呢？不然，就须要把原有的测试过 程回笼一遍，须要进行单元测试、功能测试、集成测试甚至是验收测试，如今虽然在大力提 倡自动化测试工具，可是仍然代替不了人工的测试工做。

• 开闭原则能够提升复用性：在面向对象的设计中，全部的逻辑都是从原子逻辑组合而来的，而不是在一个类中独立 实现一个业务逻辑。只有这样代码才能够复用，粒度越小，被复用的可能性就越大。那为什 么要复用呢？减小代码量，避免相同的逻辑分散在多个角落，避免往后的维护人员为了修改 一个微小的缺陷或增长新功能而要在整个项目中处处查找相关的代码，而后发出对开发人 员“极度失望”的感慨。那怎么才能提升复用率呢？缩小逻辑粒度，直到一个逻辑不可再拆分 为止。

• 开闭原则能够提升可维护性：一款软件投产后，维护人员的工做不只仅是对数据进行维护，还可能要对程序进行扩 展，维护人员最乐意作的事情就是扩展一个类，而不是修改一个类，甭管原有的代码写得多 么优秀仍是多么糟糕，让维护人员读懂原有的代码，而后再修改，是一件很痛苦的事情，不 要让他在原有的代码海洋里游弋完毕后再修改，那是对维护人员的一种折磨和摧残。

• 面向对象开发的要求：万物皆对象，咱们须要把全部的事物都抽象成对象，而后针对对象进行操做，可是万物 皆运动，有运动就有变化，有变化就要有策略去应对，怎么快速应对呢？这就须要在设计之 初考虑到全部可能变化的因素，而后留下接口，等待“可能”转变为“现实”。                

如何使用开闭原则；

开闭原则是一个很是虚的原则，前面5个原则是对开闭原则的具体解释，可是开闭原则 并不局限于这么多，它“虚”得没有边界，就像“好好学习，每天向上”的口号同样，告诉咱们 要好好学习，可是学什么，怎么学并无告诉咱们，须要去体会和掌握，开闭原则也是一个 口号，那咱们怎么把这个口号应用到实际工做中呢？

• 抽象约束：抽象是对一组事物的通用描述，没有具体的实现，也就表示它能够有很是多的可能性， 能够跟随需求的变化而变化。所以，经过接口或抽象类能够约束一组可能变化的行为，而且 可以实现对扩展开放，其包含三层含义：第一，经过接口或抽象类约束扩展，对扩展进行边 界限定，不容许出如今接口或抽象类中不存在的public方法；第二，参数类型、引用对象尽 量使用接口或者抽象类，而不是实现类；第三，抽象层尽可能保持稳定，一旦肯定即不容许修 改。

• 元数据（metadata）控制模块行为：编程是一个很苦很累的活，那怎么才能减轻咱们的压力呢？答案是尽可能使用元数据来控 制程序的行为，减小重复开发。什么是元数据？用来描述环境和数据的数据，通俗地说就是 配置参数，参数能够从文件中得到，也能够从数据库中得到。

• 制定项目章程：在一个团队中，创建项目章程是很是重要的，由于章程中指定了全部人员都必须遵照的 约定，对项目来讲，约定优于配置。
  

• 封装变化：对变化的封装包含两层含义：第一，将相同的变化封装到一个接口或抽象类中；第二， 将不一样的变化封装到不一样的接口或抽象类中，不该该有两个不一样的变化出如今同一个接口或 抽象类中。封装变化，也就是受保护的变化（protected variations），找出预计有变化或不稳 定的点，咱们为这些变化点建立稳定的接口，准确地讲是封装可能发生的变化，一旦预测到 或“第六感”发觉有变化，就能够进行封装，23个设计模式都是从各个不一样的角度对变化进行 封装的。

最佳实践

软件设计最大的难题就是应对需求的变化，可是纷繁复杂的需求变化又是不可预料的。 咱们要为不可预料的事情作好准备，这自己就是一件很是痛苦的事情，可是大师们仍是给我 们提出了很是好的6大设计原则以及23个设计模式来“封装”将来的变化，6大设计原则以下： 

•  Single Responsibility Principle：单一职责原则

• Open Closed Principle：开闭原则

•  Liskov Substitution Principle：里氏替换原则

•  Law of Demeter：迪米特法则

•  Interface Segregation Principle：接口隔离原则

•  Dependence Inversion Principle：依赖倒置原则

把这6个原则的首字母（里氏替换原则和迪米特法则的首字母重复，只取一个）联合起 来就是SOLID（solid，稳定的），其表明的含义也就是把这6个原则结合使用的好处：创建 稳定、灵活、健壮的设计，而开闭原则又是重中之重，是最基础的原则，是其余5大原则的 精神领袖。咱们在使用开闭原则时要注意如下几个问题。

• 开闭原则也只是一个原则：开闭原则只是精神口号，实现拥抱变化的方法很是多，并不局限于这6大设计原则，但 是遵循这6大设计原则基本上能够应对大多数变化。所以，咱们在项目中应尽可能采用这6大原 则，适当时候能够进行扩充，例如经过类文件替换的方式彻底能够解决系统中的一些缺陷。 你们在开发中比较经常使用的修复缺陷的方法就是类替换，好比一个软件产品已经在运行中，发 现了一个缺陷，须要修正怎么办？若是有自动更新功能，则能够下载一个.class文件直接覆 盖原有的class，从新启动应用（也不必定非要从新启动）就能够解决问题，也就是经过类文 件的替换方式修正了一个缺陷，固然这种方式也能够应用到项目中，正在运行中的项目发现 须要增长一个新功能，经过修改原有实现类的方式就能够解决这个问题，前提条件是：类必 须作到高内聚、低耦合，不然类文件的替换会引发不可预料的故障。

• 项目规章很是重要：若是你是一位项目经理或架构师，应尽可能让本身的项目成员稳定，稳定后才能创建高效 的团队文化，章程是一个团队全部成员共同的知识结晶，也是全部成员必须遵照的约定。优 秀的章程能带给项目带来很是多的好处，如提升开发效率、下降缺陷率、提升团队士气、提 高技术成员水平，等等。

• 预知变化：在实践中过程当中，架构师或项目经理一旦发现有发生变化的可能，或者变化曾经发生 过，则须要考虑现有的架构是否能够轻松地实现这一变化。架构师设计一套系统不只要符合 现有的需求，还要适应可能发生的变化，这才是一个优良的架构。 开闭原则是一个终极目标，任何人包括大师级人物都没法百分之百作到，但朝这个方向 努力，能够很是显著地改善一个系统的架构，真正作到“拥抱变化”。