设计模式六大原则(六)----开闭原则

一. 什么是开闭原则?

开放封闭原则（OCP，Open Closed Principle）是所有面向对象原则的核心。软件设计本身所追求的目标就是封装变化、降低耦合，而开放封闭原则正是对这一目标的最直接体现。其他的设计原则，很多时候是为实现这一目标服务的.

1.1 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, 函数等应该对扩展开放, 对修改封闭.

这也是开放封闭原则的核心思想：对扩展开放，对修改封闭.

1.2 这是什么含义呢?

• 对扩展开放，意味着有新的需求或变化时，可以对现有代码进行扩展，以适应新的情况。
• 对修改封闭，意味着类一旦设计完成，就可以独立完成其工作，而不要对已有代码进行任何修改

二. 如何实现开放封闭原则呢?

“需求总是变化”、“世界上没有一个软件是不变的”。这里投射出的意思是：需求总是变化的， 可是对于软件设计者来说, 如何才能做到不对原有系统修改的前提下, 实现灵活的扩展. 这就是开闭原则要实现的.

我们在设计系统的时候, 不可能设想一次性把需求确定后, 后面就不改变了.这不科学也不现实的. 既然需求是一定会变化的, 那么我们要如何优雅的面对这种变化呢? 如何设计可以使软件相对容易修改, 不至于需求一变, 就要把整个程序推到重来?

开封-封闭原则. 设计软件要容易维护且不容易出问题的最好办法, 就是多扩展, 少修改.

2.1 依赖与抽象

实现开放封闭的核心思想就是面对抽象编程，而不是面对具体编程，因为抽象相对稳定。
让类依赖于固定的抽象，所以对修改是封闭的；而通过面向对象的继承和多态机制，可以实现对抽象体的继承，通过覆写其方法来改变固有行为，实现新的扩展方法，所以对于扩展就是开放的。这是实施开放封闭原则的基本思路。

2.2 如何落地开闭原则

如果当前的设计不符合开放封闭原则，则必须进行重构。常用的设计模式主要有模板方法（Template Method）设计模式和策略（Strategy）设计模式。而封装变化，是实现这一原则的重要手段，将经常发生变化的部分封装为一个类。

2.3 开闭原则的重要性

1.开闭原则对测试的影响

开闭原则可是保持原有的测试代码仍然能够正常运行，我们只需要对扩展的代码进行测试就可以了。

2.开闭原则可以提高复用性

在面向对象的设计中，所有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。只有这样代码才可以复用，粒度越小，被复用的可能性就越大。

3.开闭原则可以提高可维护性

面向对象开发的要求。

2.4 如何使用开闭原则

1.抽象约束

第一，通过接口或者抽象类约束扩展，对扩展进行边界限定，不允许出现在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，抽象层尽量保持稳定，一旦确定即不允许修改。

2.元数据（metadata）控制模块行为

元数据就是用来描述环境和数据的数据，通俗地说就是配置参数，参数可以从文件中获得，也可以从数据库中获得。
Spring容器就是一个典型的元数据控制模块行为的例子，其中达到极致的就是控制反转（Inversion of Control）

3.制定项目章程

在一个团队中，建立项目章程是非常重要的，因为章程中指定了所有人员都必须遵守的约定，对项目来说，约定优于配置。

4.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者抽象类中；
第二，将不同的变化封装到不同的接口或抽象类中，不应该有两个不同的变化出现在同一个接口或抽象类中。

三. 案例分析

案例一: 画形状

需求: 有圆形, 有椭圆形, 根据要求画出相应的形状

public class GraphicEditor {

    public void draw(Shape shape) {
        if (shape.m_type == 1) {
            drawRectangle();
        } else if(shape.m_type == 2) {
            drawCircle();
        }
    }

    public void drawRectangle() {
        System.out.println("画长方形");
    }

    public void drawCircle() {
        System.out.println("画圆形");
    }

    class Shape {
        int m_type;
    }

    class Rectangle extends Shape {
        Rectangle() {
            super.m_type=1;
        }
    }

    class Circle extends Shape {
        Circle() {
            super.m_type=2;
        }
    }

}

我们来看看, 这个代码, 初看是符合要求了, 再想想, 要是我增加一种形状呢? 比如增加三角形.
首先, 要增加一个三角形的类, 继承自Shape
第二, 要增加一个画三角形的方法drawTrriage()
第三, 在draw方法中增加一种类型type=3的处理方案.
这就违背了开闭原则-对扩展开发, 对修改关闭. 增加一个类型, 修改了三处代码.

我们来看看合适的设计

public class GraphicEditor1 {

    public void draw(Shape shape) {
        shape.draw();
    }



    interface Shape {
        void draw();
    }

    class Rectangle implements Shape {

        @Override
        public void draw() {
            System.out.println("画矩形");
        }
    }

    class Circle implements Shape {

        @Override
        public void draw() {
            System.out.println("画圆形");
        }
    }

}

各种类型的形状自己规范自己的行为, 而GraphicEditor.draw()只负责画出来. 当增加一种类型三角形. 只需要
第一: 增加一个三角形的类,实现Shape接口
第二, 调用draw方法,划出来就可以了.

整个过程都是在扩展, 而没有修改原来的类. 这个设计是符合开闭原则的.

案例二:

比如现在有一个银行业务, 存钱, 取钱和转账. 最初我们会怎么思考呢?

1. 首先有一个银行业务类, 用来处理银行的业务
2. 银行有哪些业务呢? 存钱,取钱,转账, 这都是银行要执行的操作
3. 那外部说我要存钱, 我要取钱,我要转账, 通过一个类型来告诉我们
   代码就生成了

package com.lxl.www.designPatterns.sixPrinciple.openclosePrinciple.bank;

/**
* 银行业务
*/
public class BankBusiness {

   public void operate(int type) {
       if (type == 1) {
           save();
       } else if(type == 2) {
           take();
       } else if(type == 3) {
           transfer();
       }
   }

   public void save(){
       System.out.println("存钱");
   }

   public void take(){
       System.out.println("取钱");
   }

   public void transfer() {
       System.out.println("转账");
   }
}

咋一看已经实现了需求. 但是现在有新的需求来了, 银行要增加功能---理财. 理财是银行业务的一种, 自然是新增一个方法.
然后在operate()方法里增加一种类型. 这就是一个糟糕的设计, 增加新功能, 但是却修改了原来的代码

我们设计成接口抽象的形式, 上代码

public interface Business {
    public void operate();
}

public class Save implements Business{
    @Override
    public void operate() {
        System.out.println("存钱业务");
    }
}

public class Take implements Business {
    @Override
    public void operate() {
        System.out.println("取钱业务");
    }
}

public class Transfer implements Business {
    @Override
    public void operate() {
        System.out.println("转账业务");
    }
}


/**
 * 银行业务类
 */
public class BankBusinesses {
    /**
     * 处理银行业务
     * @param business
     */
    public void operate(Business business) {
        System.out.println("处理银行业务");
        business.operate();
    }
}

通过接口抽象的形式方便扩展, 加入要新增理财功能. 只需新增一个理财类, 其他业务代码都不需要修改.

其实, 在日常工作中, 经常会遇到这种情况. 因为我们平时写业务逻辑会更多一些, 而业务就像流水账, 今天一个明天一个一点一点的增加. 所以,当业务增加到3个的时候, 我们就要思考, 如何写能够方便扩展j

3.3 关于作答链路的思考

作答链路包括
拉题-->初始化-->答题-->订正-->加积分-->主观题批改-->主观题批改回传等流程.
那么这么一条链路是否可以通过接口抽象的形式规范代码,实现开闭原则呢? 不至于后面增加一种类型, 就需要新增一个方法.
其实, 我觉得是可以的.

四. 总结：

1. 遵守开闭原则可以提高软件扩展性和维护性。
2. 大部分的设计模式和设计原则都是在实现开闭原则。