设计模式七大原则——开闭原则

一、基本介绍

　　（1）开闭原则（Open Closed Principle）是编程中最基础、最重要的设计原则

　　（2）一个软件实体如类，模块和函数应该对扩展开放(对提供方)，对修改关闭(对使用方)。用抽象构建框架，用实现扩展细节。

　　（3）当软件需要变化时，尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化，而不是通过修改已有的代码来实现变化。

　　（4）编程中遵循其它原则，以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则。

二、应用实例

　　设计一个画图形的功能，类图如下：

　　

　　说明：GraphicEditor是一个用于画图形的类，其中三个方法分别代表绘制图形drawShape，绘制矩形drawRectangle，绘制圆形drawCircle，Rectangle和Circle都继承自Shape类，drawShape根据传入shape对象的m_type来判断具体是绘制什么图形

 　　代码实现：

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

//用于绘图的类
class GraphicEditor {
    //接收Shape对象，根据m_type来绘制不同的图形
    public void drawShape(Shape shape) {
        if (shape.m_type == 1) {
            drawRectangle(shape);
        } else if (shape.m_type == 2) {
            drawCircle(shape);
        } 
    }

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

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

//基类Shape
class Shape {
    int m_type;
}

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

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

　　运行结果：

　　

 　　分析：

　　（1）优点是比较好理解，简单易操作。

　　（2）缺点是违反了设计模式的开闭原则，即对扩展开放（提供方），对修改关闭（使用方）。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码.

　　（3）比如我们这时要新增加一个图形种类三角形，我们需要做如下修改，修改的地方较多

　　新需求：增加绘制三角形功能

　　说明：首先我们要新增一个Triangle类继承Shape，并且将其m_type置为3，在GraphicEditor中新增一个drawTriangle方法用于绘制三角形

　　代码实现：

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

//用于绘图的类
class GraphicEditor {
    //接收Shape对象，根据m_type来绘制不同的图形
    public void drawShape(Shape shape) {
        if (shape.m_type == 1) {
            drawRectangle(shape);
        } else if (shape.m_type == 2) {
            drawCircle(shape);
        } else if (shape.m_type == 3) {
            drawTriangle(shape);
        }
    }

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

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

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

//基类Shape
class Shape {
    int m_type;
}

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

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

class Triangle extends Shape {
    public Triangle() {
        super.m_type = 3;
    }
}

　　运行结果：

　　

 　　分析：虽然我们将功能实现了，但是每次增加新的图形都要这样操作未免太过麻烦，于是我们需要使用开闭原则来对程序进行改进，改进思路是把Shape类做成抽象类，并提供一个抽象的draw方法，让子类去实现即可，这样我们有新的图形种类时，只需要让新的图形类继承 Shape，并实现 draw 方法即可，使用方的代码就不需要修改，这样就满足了开闭原则

　　代码实现：

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

//用于绘图的类
class GraphicEditor {
    public void drawShape(Shape shape) {
        shape.draw();
    }
}

//基类Shape
abstract class Shape {
    int m_type;

    //抽象方法：绘制图形
    public abstract void draw();
}

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

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

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

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

class Triangle extends Shape {
    public Triangle() {
        super.m_type = 3;
    }

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

　　运行结果：

　　

 　　分析：运行结果与上面的代码相同，但是如果我们这时候新增一个绘制梯形的需求，只需要扩展代码即可，不需要修改原有代码

　　代码实现：

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

//用于绘图的类
class GraphicEditor {
    public void drawShape(Shape shape) {
        shape.draw();
    }
}

//基类Shape
abstract class Shape {
    int m_type;

    //抽象方法：绘制图形
    public abstract void draw();
}

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

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

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

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

class Triangle extends Shape {
    public Triangle() {
        super.m_type = 3;
    }

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

class Trapezoid extends Shape {
    public Trapezoid() {
        super.m_type = 4;
    }

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

　　运行结果：

　　

 　　分析：这时候我们发现，仅仅增加了一个新的类Trapezoid继承Shape并且实现了draw方法就实现了功能，在扩展了代码功能的同时也没有对原有代码进行较大的改动，这就是开闭原则的魅力所在