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软件架构设计原则

发布时间: 2022.07.15
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一. 开闭原则

开闭原则(Open-Closed Principle, OCP) 是指一个软件实体 (如类 模块和函数) 应该对扩展开放, 对修改关闭. 所谓的开闭, 也正是对扩展和修改两个行为的一个原则. 他强调的是用抽象构建框架, 用实现扩展细节, 可以提高软件系统的可复用性及可维护性. 开闭原则是面向对象设计中最基础的设计原则, 它指导我们如何建立稳定, 灵活的系统. 例如版本更新, 我们尽可能不修改源代码, 但是可以增加新功能.


开闭原则的核心思想就是面向抽象编程.


二. 依赖倒置原则

依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle, DIP) 是指设计代码结构时, 高层模块不应该依赖底层模块, 二者都应该依赖其抽象. 抽象不应该依赖细节, 细节应该依赖抽象. 通过依赖倒置, 可以减少类与类之间的耦合性, 提高系统的稳定性, 提高代码的可读性和可维护性, 并且能够降低修改程序所造成的风险.


以抽象为基准比以细节为基准搭建起来的架构要稳定的多, 因此在拿到需求之后, 要面向接口编程, 先顶层在细节地设计代码结构.

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三. 单一职责原则

单一职责(Simple Responsibility Pinciple, SRP) 是指不要存在多于一个导致类变更的原因. 假设我们有一个类负责两个职责, 一旦发生需求变更, 修改其中一个职责的逻辑代码, 有可能导致另一个职责的功能发生故障. 这样一来, 这个类就存在两个导致类变更的原因. 可以将两个职责用两个类来实现, 进行解耦. 后期需求变更维护互不影响. 这样的设计, 可以降低类的复杂度, 提高类的可读性, 提高系统的可维护性, 降低变更引起的风险. 总体来说, 就是一个类, 接口或方法只负责一项职责.


四. 接口隔离原则

接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP) 是指用多个专门的接口, 而不使用单一的总接口, 客户端不应该依赖它不需要的接口. 这个原则指导我们在设计接口时应当注意一下几点:


一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口之上.

建立单一接口, 不要建立庞大臃肿的接口.

尽量细化接口, 接口中的方法尽量少(不是越少越好, 一定要适度)

接口隔离原则符合我们常说的高内聚, 低耦合的设计思想, 可以使类具有很好的可读性, 可扩展性和可维护性. 我们在设计接口的时候, 要多花时间去思考, 要考虑业务模型, 包括对以后有可能发生变更的地方还要做一些预判. 所以, 对于抽象, 对于业务模型的理解是非常重要的.


五. 迪米特原则

迪米特原则(Law of Demeter LoD) 是指一个对象应该对其他对象保持最少的了解, 又叫最少知道原则(Least Knowledge Principle, LKP), 尽量降低类与类之间的耦合度. 迪米特原则主要强调: 只和朋友交流, 不和陌生人说话. 出现在成员变量, 方法的输入, 输出参数中的类都可以成为成员朋友类, 而出现在方法体内部的类不属于朋友类.


六. 里式替换原则

里式替换原则(Liskov Substitution Principle, LSP) 是指如果对每一个类型为T1的对象o1, 都有类型为T2的对象o2, 使得以T1定义的所有程序P在所有的对象O1都替换成O2时, 程序P的行为没有发生变化, 那么类型T2时类型T1的子类型.


这个定义看上去还是比较抽象的, 我们重新理解一下. 可以理解为一个软件实体如果适用于一个父类, 那么一定适用其子类, 所有引用父类的地方必须能透明的适用其子类的对象, 子类对象能够替换父类对象, 而程序逻辑不变. 根据这个理解, 引申含义为: 子类可以扩展父类的功能, 但不能改变父类原有的功能.


子类可以实现父类的抽象方法, 但不能覆盖父类的非抽象方法.

子类可以增加自己特有的方法.

当子类的方法重载父类的方法时, 方法的前置条件 (即方法的输入/入参) 要比父类方法的输入参数更宽松.

当子类方法实现父类的方法时 (重写/重载或实现抽象方法), 方法的后置条件 (即方法的输出/返回值) 要比父类更严格或与父类一样.

使用里式替换原则有以下优点:

约束继承泛滥, 是开闭原则的一种体现.

加强程序的健壮性, 同时变更时也可以做到非常好的兼容性, 提高程序的可维护性和扩展性, 降低需求变更时引入的风险.


七. 合成复用原则

合成复用原则(Composite/Aggregate Reuse Principle, CARP) 是指尽量使用对象组合(has-a)/聚合(contanis-a) 而不是继承关系达到软件复用的目的. 可以使系统更加灵活, 降低类与类之间的耦合度, 一个类的变化对其他类造成的影响相对较少.


继承叫做白箱复用, 相当于把所有的实现细节暴露给子类. 组合/聚合成为黑箱复用, 我们是无法获取到类以外的对象的实现细节的. 虽然我们要根据具体的业务场景来做代码设计, 但也需要遵循OOP模型.


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