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  • 敏捷软件开发——开放封闭原则OCP

    首先,让我们分析一下背景。什么是软件开发过程中最不稳定的因素?——答案是需求!需求在软件开发过程中时时刻刻都可能发生变化。那么,如何灵活应对变化是软件结构设计中最重要也是最困难的一个问题。好的设计带来了极大了灵活性,不好的设计则充斥着僵化的臭味。这样,也就引出了本文的主题:【开发封闭原则】。

          下面,就来简单扼要的介绍一下什么是【开放封闭原则】。【开发封闭原则】包括两个特征:对于扩展是开放的;对于修改是封闭的。对于扩展开放,意味着模块的行为是可扩展的。对于修改封闭,就是说在扩展模块行为的同时不对任何既有代码或二进制代码(.jar)进行修改。当然,这里说的过于绝对。有时为了完成某些任务不得不改动既有代码。但是,我们的目标是尽量的遵守原则。

          那如何才能做到对扩展开发,对修改封闭呢?关键在于抽象!那什么是抽象呢?

          我个人的理解是:抽象是对事物本质的概念上的理解。面向对象的分析中应该以行为分析为主线。举一个例子说明:假如从北京到上海,我们可以坐飞机,可以坐火车,可以坐汽车,也可以骑自行车。那对于这个问题如何分析呢?这个问题的抽象又是什么呢?也许可以这样思考:飞机、火车、汽车和自行车在本质上都是交通工具。所以得到这样的分析结果:交通工具被抽象为父类,飞机、火车、汽车和自行车都是其特例化的实现,父类中定义一个抽象方法,可以将人从一个地方运送到另外一个地方,各个子类重新定义运送的方式。这个设计无可厚非!但是,注意了!如果哪天某个人心情不错,想从北京走到上海了。那他的交通工具又是什么呢?11路!如果把步行也算成交通工具那就太不符合实际了。所以,面向对象的分析角度,不应该是从事物物理方面的关联去分析,而应该是从事物的行为方面的管理区分析。对于这个问题,一个人从北京道上海,无论是怎么到达的,只不过是移动策略不同。

          下面,就给出相应的示例代码来说明一下上述问题。

          class Traveller {
         private Car car = new Car();
         public void travel(Address srcAddress,Address destAddress){
              car.move(srcAddress,destAddress);
         }
    }

          这是最开始直接使用Car的旅行者,如果想替换成AirPlane怎么办?修改代码,用new AirPlane()代替Car。面向对象的实践原则指出:面向接口编程,而不面向实现编程。当代码依赖于具体实现时,就缺失了灵活性,面对新的扩展(也就是新的实现),必须修改既有代码。

          接着,给出设计灵活的代码:

          class Traveller {
         private TravelStrategy _strategy;
         public void travel(Address srcAddress,Address destAddress){
              _strategy.move(srcAddress,destAddress);
         }
         public void setTravelStrategy(TravelStrategy strategy){
              _strategy = strategy;
         }
    }

    public interface TravelStrategy{
         void move(Address srcAddress,Address destAddress);
    }

    public class CarStrategy implements TravelStrategy{
         public void move(Address srcAddress,Address destAddress){
             ...
         }
    }

    public class AirPlaneStrategy implements TravelStrategy{
         public void move(Address srcAddress,Address destAddress){
             ...
         }
    }

    public class WorkStrategy implements TravelStrategy{
         public void move(Address srcAddress,Address destAddress){
             ...
         }
    }


          使用这种设计就能灵活的应对设计。比如说:现在需要另外一种从北京到上海的方式——爬。呵呵,也许这种行为不可思议,但它也能达到目的。那如何扩展呢?只需要扩展一个新的TravelStrategy实现即可。这样,Traveller类不需要修改任何代码!可以通过调用setter方法来切换移动策略。现在还有一个问题:如何确定实例化哪个策略?这里可以引用工厂,专门负责对象实例化。可以将需要使用的策略放在文件中,这样改变策略时就不需要修改源代码了。但当新增策略时,还是需要修改Factory。没办法,现实中没有完全符合原则的情况,我们只能尽力去遵守!

           现在,我们看一下以上代码中类之间的关系。Traveller类、TravelStrategy接口及其实现类,Traveller类是TravelStrategy接口的客户代码。那Traveller和TravelStrategy的关系与TravelStrategy和它的实现类指尖的关系哪个更紧密一些呢?答案是前者。这也正是另外一个敏捷原则【依赖倒置原则】。高层代码不应该依赖低层代码,低层代码要依赖于高层代码。在这里,说白了的意思就是:一个旅行者要从北京到上海,而旅行团已经给他安排好了去的方法,他本身并不关心怎么到达,只需要知道有办法到达就可以了。这里旅行者和到达方法之间的关系就非常密切了,而具体如何到达那是低层次的问题了。

          上述的问题与实现是实现【开放封闭原则】的一种常用方法——策略模式。还有一种常用的实现方法:模板方法。其实,对于这两种方法的本质所在也就是面向对象中的组合

    与继承。

           我们已经学会了如何封装变化,那合适才封装呢?掌握了这项技能是一件好事,但滥用就出问题了~!因为遵循OCP的代价是昂贵的,创建正确的抽象是要花费时间和精力的,同时那些抽象也增加了软件设计的复杂性。通常,我们采用这种办法:只受愚弄一次。也就是说,最初的实现不封装任何东西。当真正的变化到来了,重构代码,封装变化,以避免同类问题再次发生。

           OCP是面向对象设计的核心所在。开发人员应该仅仅对程序中呈现出频繁变化的那些部分做出抽象。拒绝不成熟的抽象与抽象本身一样重要。

           最后,在简单介绍一下面向对象分析的常用方法:

    寻找问题域中的各个事物或行为共性
    从共性中创建抽象
    从共性的变化中创建派生
    看共性之间的关系如何

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