第2章面向对象设计原则.ppt
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1、第2章,面向对象设计原则,刘 伟 weiliu_,矗蓉铝酝齐南色震缝钵雾刺颧治胞释债回律顾褪饥辞吴雅圭佐苯赢酌咳仑第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,教材,指定教材: 刘伟. 设计模式. 北京:清华大学出版社, 2011. 辅导教材(实验教材): 刘伟. 设计模式实训教程. 北京:清华大学出版社, 2012.,丹莆崖胯勤骄莫境脊邵亡摸除司吗簿奏缨押椅疤赌清想祥伯晤叶浦筐失兼第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,本章教学内容,面向对象设计原则概述 单一职责原则 开闭原则 里氏代换原则 依赖倒转原则 接口隔离原则 合成复用原则 迪米特法则,疲诫讣兢堪群酮棵孵培西虐肄暮英轩妒兄馈莆
2、坤钨缸盟盯赎袍州冒罩熄睹第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,面向对象设计原则概述,软件的可维护性和可复用性 知名软件大师Robert C.Martin认为一个可维护性(Maintainability) 较低的软件设计,通常由于如下4个原因造成: 过于僵硬(Rigidity) 过于脆弱(Fragility) 复用率低(Immobility) 黏度过高(Viscosity),Robert C.Martin,距醇伙直溅哄儿只鼎瞅荆烙卤撤楚肆优挂麓读蔽峦径迷篙厘缀袄褐歇玩晨第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,面向对象设计原则概述,软件的可维护性和可复用性 软件工程和建模大师Pete
3、r Coad认为,一个好的系统设计应该具备如下三个性质: 可扩展性(Extensibility) 灵活性(Flexibility) 可插入性(Pluggability),Peter Coad,诀殃巳喧隅序蛆斗擞笔屈举决乎咖蔷楷此库谊淹讯庐尉雷赖剔团品狸恩祁第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,面向对象设计原则概述,软件的可维护性和可复用性 软件的复用(Reuse)或重用拥有众多优点,如可以提高软件的开发效率,提高软件质量,节约开发成本,恰当的复用还可以改善系统的可维护性。 面向对象设计复用的目标在于实现支持可维护性的复用。 在面向对象的设计里面,可维护性复用都是以面向对象设计原则为基础
4、的,这些设计原则首先都是复用的原则,遵循这些设计原则可以有效地提高系统的复用性,同时提高系统的可维护性。,缎滤唁隐朔全淡刀耳庙誓如垮盈户肾寓阐式免颓磐避喝幢沙羚蛾渝勃锈腾第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,面向对象设计原则概述,软件的可维护性和可复用性 面向对象设计原则和设计模式也是对系统进行合理重构的指南针,重构(Refactoring)是在不改变软件现有功能的基础上,通过调整程序代码改善软件的质量、性能,使其程序的设计模式和架构更趋合理,提高软件的扩展性和维护性。,Martin Fowler,茹斧脖岂码彻循替峦爆辽冒一铲鼓樱眺依怜诀乳蛙术砧袄闪首繁袱龟篡嫂第2章面向对象设计原则第
5、2章面向对象设计原则,面向对象设计原则概述,面向对象设计原则简介 常用的面向对象设计原则包括7个,这些原则并不是孤立存在的,它们相互依赖,相互补充。,驭器幻冀船倪甜柠浇怎鸵经袜雌宰玄弟藤剑棉袄挂惭履呕另隋九巳顿忽恳第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,单一职责原则,单一职责原则定义 单一职责原则(Single Responsibility Principle, SRP)定义如下: 一个对象应该只包含单一的职责,并且该职责被完整地封装在一个类中。 其英文定义为: Every object should have a single responsibility, and that resp
6、onsibility should be entirely encapsulated by the class. 另一种定义方式如下: 就一个类而言,应该仅有一个引起它变化的原因。 其英文定义为: There should never be more than one reason for a class to change.,佳魔歹染泻移火捕稿臆叠既焕曾音揩浙冈扒很尸灼饮仇绝恳遍靠俯详纵馒第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,单一职责原则,单一职责原则分析 一个类(或者大到模块,小到方法)承担的职责越多,它被复用的可能性越小,而且如果一个类承担的职责过多,就相当于将这些职责耦合在一起
7、,当其中一个职责变化时,可能会影响其他职责的运作。 类的职责主要包括两个方面:数据职责和行为职责,数据职责通过其属性来体现,而行为职责通过其方法来体现。 单一职责原则是实现高内聚、低耦合的指导方针,在很多代码重构手法中都能找到它的存在,它是最简单但又最难运用的原则,需要设计人员发现类的不同职责并将其分离,而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关重构经验。,予仑裳轨路症罪凭恭器民脖剪仅韧升失农男革特察心祭磐坯从粒嘶烘房服第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,单一职责原则,单一职责原则实例 实例说明 某基于Java的C/S系统的“登录功能”通过如下登录类(Login)实现
8、: 现使用单一职责原则对其进行重构。,屈进酵墟益铬瞎均掐经珍噎妊蓝固赡困革迸爪熟材加股岳烦芝搀车硷藏钠第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,单一职责原则,单一职责原则实例 实例解析,仇缅惨员准卢氏楔稽减凰缆翱挽嘲拽嫁煌毙九馈篙迄纲蓝譬毁窜廉体溪筹第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,开闭原则,开闭原则定义 开闭原则(Open-Closed Principle, OCP)定义如下: 一个软件实体应当对扩展开放,对修改关闭。也就是说在设计一个模块的时候,应当使这个模块可以在不被修改的前提下被扩展,即实现在不修改源代码的情况下改变这个模块的行为。 其英文定义为: Software e
9、ntities should be open for extension, but closed for modification.,计小噶遍洒没归惜串莉撒镶呸宾陷蔷悦奖吹喀逢寐殿哭巨容痰盖痊略辑柞第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,开闭原则,开闭原则分析 开闭原则由Bertrand Meyer于1988年提出,它是面向对象设计中最重要的原则之一。 在开闭原则的定义中,软件实体可以指一个软件模块、一个由多个类组成的局部结构或一个独立的类。,集倔临挣土孙郎其号女柄肉调啤勿桅嫌秉滦歌啼勇排装沛祸丘阅培脱冰钓第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,开闭原则,开闭原则分析 抽象化是开闭
10、原则的关键。 开闭原则还可以通过一个更加具体的“对可变性封装原则”来描述,对可变性封装原则(Principle of Encapsulation of Variation, EVP)要求找到系统的可变因素并将其封装起来。,芹斌蕾鸿逢两惫佃掌隆骑满冗灵吴涕渠西将晰靡挽磊交劈禽铆界订烘段滋第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,开闭原则,开闭原则实例 实例说明 某图形界面系统提供了各种不同形状的按钮,客户端代码可针对这些按钮进行编程,用户可能会改变需求要求使用不同的按钮,原始设计方案如图所示: 现对该系统进行重构,使之满足开闭原则的要求。,策挺玫李尚扭催毗疆轨川皇散胃眩晓欧顽雍辖畦包染上苹溃
11、贡奎考牢卤渍第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,开闭原则,开闭原则实例 实例解析,陀抿躁揣均毫簿芽竞苏社吐诣举揖夷稳龚嘘情独私眨鸳漏床蒙铸袭隘佬袱第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,里氏代换原则,里氏代换原则定义 里氏代换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)有两种定义方式,第一种定义方式相对严格,其定义如下: 如果对每一个类型为S的对象o1,都有类型为T的对象o2,使得以T定义的所有程序P在所有的对象o1都代换成o2时,程序P的行为没有变化,那么类型S是类型T的子类型。 其英文定义为: If for each object o1 of
12、 type S there is an object o2 of type T such that for all programs P defined in terms of T, the behavior of P is unchanged when o1 is substituted for o2 then S is a subtype of T. 第二种更容易理解的定义方式如下: 所有引用基类(父类)的地方必须能透明地使用其子类的对象。 其英文定义为: Functions that use pointers or references to base classes must be a
13、ble to use objects of derived classes without knowing it.,丑寝茬淖琐炕彩溜医甸粪永粮贿先具弟弗粮走埔弥贬粤贪猾臼亚锥割吗泻第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,里氏代换原则,里氏代换原则分析 里氏代换原则由2008年图灵奖得主、美国第一位计算机科学女博士、麻省理工学院教授Barbara Liskov和卡内基.梅隆大学Jeannette Wing教授于1994年提出。其原文如下:Let q(x) be a property provable about objects x of type T. Then q(y) should b
14、e true for objects y of type S where S is a subtype of T.,芭芭拉利斯科夫(Barbara Liskov),美国计算机科学家,2008年图灵奖得主,2004年约翰.冯诺依曼奖得主,美国工程院院士,美国艺术与科学院院士,美国计算机协会会士。现任麻省理工学院电子电气与计算机科学系教授。她是美国第一个计算机科学女博士。,周以真(Jeannette M. Wing),美国计算机科学家,卡内基.梅隆大学教授,美国国家自然基金会计算与信息科学工程部助理部长,ACM和IEEE会士。,棋渡改口际愤防昏晋众捣会享泊卑瑰偷熬磐蠢厢绪贡馆账眯硬稻镣汕疾飘第2章
15、面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,里氏代换原则,里氏代换原则分析 里氏代换原则可以通俗表述为:在软件中如果能够使用基类对象,那么一定能够使用其子类对象。把基类都替换成它的子类,程序将不会产生任何错误和异常,反过来则不成立,如果一个软件实体使用的是一个子类的话,那么它不一定能够使用基类。 里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一,由于使用基类对象的地方都可以使用子类对象,因此在程序中尽量使用基类类型来对对象进行定义,而在运行时再确定其子类类型,用子类对象来替换父类对象。,诽拯箭跪眼咽撩鳞侨贺随延测应唁辟崔完垢晋岗撕俱姚雹恤渣绿汕咱幢矮第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,里氏代换原
16、则,里氏代换原则分析,喜欢动物喜欢猫 因为猫是动物 ,欠缄赊览辰卡仓访许邦援睡腹俄锯绚侵尸咯滥任羡悄昆褂屑冻杆瓢悄米啄第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,里氏代换原则,里氏代换原则实例 实例说明 某系统需要实现对重要数据(如用户密码)的加密处理,在数据操作类(DataOperator)中需要调用加密类中定义的加密算法,系统提供了两个不同的加密类,CipherA和CipherB,它们实现不同的加密方法,在DataOperator中可以选择其中的一个实现加密操作。如图所示:,铝梦应租垒溉睛骑要琼釉悠镜频膜樱呐斗喻栋僻有诅承如钠庄闽漏脆蔫姑第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,里氏
17、代换原则,里氏代换原则实例 实例说明 如果需要更换一个加密算法类或者增加并使用一个新的加密算法类,如将CipherA改为CipherB,则需要修改客户类Client和数据操作类DataOperator的源代码,违背了开闭原则。 现使用里氏代换原则对其进行重构,使得系统可以灵活扩展,符合开闭原则。,尾喳泳争稚猴誓乐郸辱奈崩痈响贤熟岩碗噎燃凶林赃供嗽扑堤鸦底草女低第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,里氏代换原则,里氏代换原则实例 实例解析,嗡赚邵塔量著蓖蓝搬锤盏誓颂杉阐瓦咙刑尸娄颜绊啮灌娥神棒旁馅涟智瘴第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,依赖倒转原则,依赖倒转原则定义 依赖倒转
18、原则(Dependence Inversion Principle, DIP)的定义如下: 高层模块不应该依赖低层模块,它们都应该依赖抽象。抽象不应该依赖于细节,细节应该依赖于抽象。 其英文定义为: High level modules should not depend upon low level modules, both should depend upon abstractions. Abstractions should not depend upon details, details should depend upon abstractions. 另一种表述为: 要针对接口编程
19、,不要针对实现编程。 其英文定义为: Program to an interface, not an implementation.,羌莽墅启抚滥革议更吹锦烧栏师始呈妊沟涟按昏生帽禁梧政诲夺慎扇夹给第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,依赖倒转原则,依赖倒转原则分析 依赖倒转原则是Robert C. Martin在1996年为C+ Reporter所写的专栏Engineering Notebook的第三篇,后来加入到他在2002年出版的经典著作Agile Software Development, Principles, Patterns, and Practices中。,蛀吴禽溅主罩
20、衡哺遭肌京遏菊切淖躁赔紫垒惊紧懊县砾移馁复求序饯拆排第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,依赖倒转原则,依赖倒转原则分析 简单来说,依赖倒转原则就是指:代码要依赖于抽象的类,而不要依赖于具体的类;要针对接口或抽象类编程,而不是针对具体类编程。 实现开闭原则的关键是抽象化,并且从抽象化导出具体化实现,如果说开闭原则是面向对象设计的目标的话,那么依赖倒转原则就是面向对象设计的主要手段。,隘爸淘押匠侍碴抽递尸布抢椽淘伎蔽拒捷起附贫骸奴校险匀非间轻鳞鸭症第2章面向对象设计原则第2章面向对象设计原则,依赖倒转原则,依赖倒转原则分析 依赖倒转原则的常用实现方式之一是在代码中使用抽象类,而将具体类放
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- 面向 对象 设计 原则
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