DesignPattern系列__05开闭原则

介绍

开闭原则是编程设计中最基本、最重要的原则。

定义：一个软件实体如类、方法和模块等，应该对扩展(提供方)开放，对修改(使用方)关闭。用抽象构建框架，用实现扩展细节。

也就是说，在需求发生新的变化时，我们不应该修改原来的代码，而应该通过扩展来满足新的需求。

例子引入

我们要实现一个画图的功能，能够画出圆形、矩形、三角形等，最常见的思路就是利用面向对象的思想，抽象出一个所有图形对象的基类Shape，具体的图形如矩形、圆形灯继承自该类。在Shape中定义一个变量shapeType来保存具体的图形的类型。
定义一个绘图类GraphicEditor，在执行具体的绘图方法(如画一个矩形)时，根据传入的shapeType来执行对应图形的绘制方法。
类图设计如下:

功能初步实现了，但是有什么缺陷吗？让我们来给项目适当的“松松土”：现在我们想要画一个三角形，如何实现呢？
也很简单：再定义一个类Triangle继承自Shape，并且在GraphicEditor修改方法，加入对三角形的类型判断，具体的代码如下：

public class Ocp {
    public static void main(String[] args) {
        GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
        graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
        graphicEditor.drawShape(new Circle());
        graphicEditor.drawShape(new Triangle());
    }
}

//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {
    //接收Shape对象，然后根据type，来绘制不同的图形
    public void drawShape(Shape s) {
        if (s.shapeType == 1)
            drawRectangle(s);
        else if (s.shapeType == 2)
            drawCircle(s);
        else if (s.shapeType == 3)
            drawTriangle(s);
    }

    //绘制矩形
    public void drawRectangle(Shape r) {
        System.out.println(" 绘制矩形 ");
    }

    //绘制圆形
    public void drawCircle(Shape r) {
        System.out.println(" 绘制圆形 ");
    }

    //绘制三角形
    public void drawTriangle(Shape r) {
        System.out.println(" 绘制三角形 ");
    }
}

class Shape {
    int shapeType;
}

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

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

//新增画三角形
class Triangle extends Shape {
    Triangle() {
        super.shapeType = 3;
    }
}

OK，新的需求也实现了，现在，发现问题了吗？
我们每次遇见新需求之外，除了定义新的图形类，还要对类GraphicEditor进行修改。
根据前面提到的“开闭原则”中提到的，应该对修改关闭，对扩展开放，我们不应该修改类GraphicEditor，这样会严重影响代码的稳定性和可维护性。
现在，我们尝试按照“开闭原则”来实现这个功能。
根据“开闭原则”，我们应该封装变化，在这里，我们在Shape中定义一个抽象的绘图方法，并在各自实现类内进行具体实现。在类GraphicEditor中，只定义一个接受参数为抽象(Shape)的方法，使得类不再去受到类型影响，满足了“开闭原则”。
具体的代码如下：

public class Ocp {
    public static void main(String[] args) {
        //使用看看存在的问题
        GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
        graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
        graphicEditor.drawShape(new Circle());
        graphicEditor.drawShape(new Triangle());
    }
}

//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {
    //接收Shape对象，然后根据type，来绘制不同的图形
    public void drawShape(Shape s) {
        s.draw();
    }


}

abstract class Shape {
    int shapeType;
    //定义一个抽象的画图方法
    public abstract void draw();
}

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

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

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

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

//新增画三角形
class Triangle extends Shape {
    Triangle() {
        super.shapeType = 3;
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制三角形");
    }
}

在改进的代码中，我们将画图方法进行抽象，定义在基类Shape中，并通过子类各自实现对应的画图方法。并且，对于类GraphicEditor而言，只需定义一个接受基类作为参数的方法即可，代码变得整洁、易于维护。

使用注意事项

在实际使用中，需要注意以下几个方面：

1.抽象约束

这点的含义包含三个意思：
1.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者抽象类中没有定义的public方法；
2.参数类型，要尽量使用接口或者抽象类，不应该使用实现类。
3.抽象层作为约束，应该尽量保持稳定，一旦确定不容修改。

2.元数据控制模块行为

在实际开发中，要尽量使用注解或者配置文件来控制程序的行为，减少重复开发。比如搭建ssm框架中，使用注解或者配置文件来注入bean。

3.约定优于配置

对于大家普遍遵循的章程或者约定，我们要严格遵守，这样能减少配置文件的编写。比如MyBatis框架对xml文件的扫描，默认会去和接口同名的包下去查找，只要我们遵循这一约定， 就无需格外配置。

4.封装变化

对变化的封装包括两点：
1.相同的变化，应该封装到一个接口或者抽象类中；
2.不同的变化，应该封装到不同的接口或者抽象类中，不应该有两个不同的变化封装在一个接口或者抽象类中。

一句话总结

开闭原则，是一切设计模式的基础，可以说其他原则和设计模式都是为了实现开闭i原则。