開閉原則的定義

開閉原則是java世界里最基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則，它指導(dǎo)我們?nèi)绾谓⒁粋€(gè)穩(wěn)定，靈活的系統(tǒng)。開閉原則定義如下：

Software entities like classes,modules and functions should be open for extension but closed for modifications.

一個(gè)軟件實(shí)體如類，模塊和函數(shù)應(yīng)該對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改關(guān)閉。

什么是開閉原則

開閉原則明確的告訴我們：軟件實(shí)現(xiàn)應(yīng)該對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改關(guān)閉，其含義是說一個(gè)軟件實(shí)體應(yīng)該通過擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)變化，而不是通過修改已有的代碼來實(shí)現(xiàn)變化的。那什么是軟件實(shí)體呢？軟件實(shí)體包括以下幾個(gè)部分：

• 項(xiàng)目或軟件產(chǎn)品中按照一定的邏輯規(guī)則劃分的模塊
• 抽象和類
• 方法

一個(gè)軟件產(chǎn)品只要在生命周期內(nèi)，都會(huì)發(fā)生變化，即然變化是一個(gè)事實(shí)，我們就應(yīng)該在設(shè)計(jì)時(shí)盡量適應(yīng)這些變化，以提高項(xiàng)目的穩(wěn)定性和靈活性，真正實(shí)現(xiàn)“擁抱變化”。開閉原則告訴我們應(yīng)盡量通過擴(kuò)展軟件實(shí)體的行為來實(shí)現(xiàn)變化，而不是通過修改現(xiàn)有代碼來完成變化，它是為軟件實(shí)體的未來事件而制定的對(duì)現(xiàn)行開發(fā)設(shè)計(jì)進(jìn)行約束的一個(gè)原則。

我們舉例說明什么是開閉原則，以書店銷售書籍為例，其類圖如下：

書店銷售書籍類圖

書籍接口：

public interface IBook{
  public String getName();
  public String getPrice();
  public String getAuthor();
}

小說類書籍：

public class NovelBook implements IBook{
   private String name;
   private int price;
   private String author;

   public NovelBook(String name,int price,String author){
     this.name = name;
     this.price = price;
     this.author = author;
   }

   public String getAutor(){
     return this.author;
   }

   public String getName(){
     return this.name;
   }  

   public int getPrice(){
     return this.price;
   } 
}

Client類：

public class Client{
   public static void main(Strings[] args){
     IBook novel = new NovelBook("笑傲江湖",100,"金庸");
     System.out.println("書籍名字："+novel.getName()+"書籍作者："+novel.getAuthor()+"書籍價(jià)格："+novel.getPrice());
   }

}

項(xiàng)目投產(chǎn)生，書籍正常銷售，但是我們經(jīng)常因?yàn)楦鞣N原因，要打折來銷售書籍，這是一個(gè)變化，我們要如何應(yīng)對(duì)這樣一個(gè)需求變化呢？

我們有下面三種方法可以解決此問題：

• 修改接口
  在IBook接口中，增加一個(gè)方法getOffPrice(),專門用于進(jìn)行打折處理，所有的實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)此方法。但是這樣的一個(gè)修改方式，實(shí)現(xiàn)類NovelBook要修改，同時(shí)IBook接口應(yīng)該是穩(wěn)定且可靠，不應(yīng)該經(jīng)常發(fā)生改變，否則接口作為契約的作用就失去了。因此，此方案否定。

• 修改實(shí)現(xiàn)類
  修改NovelBook類的方法，直接在getPrice()方法中實(shí)現(xiàn)打折處理。此方法是有問題的，例如我們?nèi)绻鹓etPrice()方法中只需要讀取書籍的打折前的價(jià)格呢？這不是有問題嗎？當(dāng)然我們也可以再增加getOffPrice()方法，這也是可以實(shí)現(xiàn)其需求，但是這就有二個(gè)讀取價(jià)格的方法，因此，該方案也不是一個(gè)最優(yōu)方案。

• 通過擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)變化
  我們可以增加一個(gè)子類OffNovelBook,覆寫getPrice方法。此方法修改少，對(duì)現(xiàn)有的代碼沒有影響，風(fēng)險(xiǎn)少，是個(gè)好辦法。

  下面是修改后的類圖：

修改后的類圖

打折類：

public class OffNovelBook extends NovelBook{

   public OffNovelBook(String name,int price,String author){
      super(name,price,author);
   }

   //覆寫價(jià)格方法，當(dāng)價(jià)格大于40，就打8析，其他價(jià)格就打9析
   public int getPrice(){
     if(this.price > 40){
        return this.price * 0.8;
     }else{
        return this.price * 0.9;
     }     
   } 
}

現(xiàn)在打折銷售開發(fā)完成了，我們只是增加了一個(gè)OffNovelBook類，我們修改的代碼都是高層次的模塊，沒有修改底層模塊，代碼改變量少，可以有效的防止風(fēng)險(xiǎn)的擴(kuò)散。

我們可以把變化歸納為二種類型：

• 邏輯變化
  只變化了一個(gè)邏輯，而不涉及其他模塊，比如一個(gè)算法是abc，現(xiàn)在需要修改為a+b+c，可以直接通過修改原有類中的方法的方式來完成，前提條件是所有依賴或關(guān)聯(lián)類都按照相同的邏輯處理

• 子模塊變化
  一人模塊變化，會(huì)對(duì)其它的模塊產(chǎn)生影響，特別是一個(gè)低層次的模塊變化必然引起高層模塊的變化，因此在通過擴(kuò)展完成變化。

為什么使用開閉原則

第一：開閉原則非常有名，只要是面向?qū)ο缶幊?，在開發(fā)時(shí)都會(huì)強(qiáng)調(diào)開閉原則

第二：開閉原則是最基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則，其它的五個(gè)設(shè)計(jì)原則都是開閉原則的具體形態(tài)，也就是說其它的五個(gè)設(shè)計(jì)原則是指導(dǎo)設(shè)計(jì)的工具和方法，而開閉原則才是其精神領(lǐng)袖。依照java語言的稱謂，開閉原則是抽象類，而其它的五個(gè)原則是具體的實(shí)現(xiàn)類。

第三：開閉原則可以提高復(fù)用性
在面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)中，所有的邏輯都是從原子邏輯組合而來，不是在一個(gè)類中獨(dú)立實(shí)現(xiàn)一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯。只有這樣的代碼才可以復(fù)用，粒度越小，被復(fù)用的可能性越大。那為什么要復(fù)用呢？減少代碼的重復(fù)，避免相同的邏輯分散在多個(gè)角落，減少維護(hù)人員的工作量。那怎么才能提高復(fù)用率呢？縮小邏輯粒度，直到一個(gè)邏輯不可以分為止。

第四：開閉原則可以提高維護(hù)性
一款軟件量產(chǎn)后，維護(hù)人員的工作不僅僅對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，還可能要對(duì)程序進(jìn)行擴(kuò)展，維護(hù)人員最樂意的事是擴(kuò)展一個(gè)類，而不是修改一個(gè)類。讓維護(hù)人員讀懂原有代碼，再進(jìn)行修改，是一件非常痛苦的事情，不要讓他在原有的代碼海洋中游蕩后再修改，那是對(duì)維護(hù)人員的折磨和摧殘。

第五：面向?qū)ο箝_發(fā)的要求
萬物皆對(duì)象，我們要把所有的事物抽象成對(duì)象，然后針對(duì)對(duì)象進(jìn)行操作，但是萬物皆發(fā)展變化，有變化就要有策略去應(yīng)對(duì)，怎么快速應(yīng)對(duì)呢？這就需要在設(shè)計(jì)之初考慮到所有可能變化的因素，然后留下接口，等待“可能”轉(zhuǎn)變?yōu)椤艾F(xiàn)實(shí)”。

如何使用開閉原則

第一：抽象約束

抽象是對(duì)一組事物的通用描述，沒有具體的實(shí)現(xiàn)，也就表示它可以有非常多的可能性，可以跟隨需求的變化而變化。因此，通過接口或抽象類可以約束一組可能變化的行為，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)擴(kuò)展開放，其包含三層含義：

• 通過接口或抽象類約束擴(kuò)散，對(duì)擴(kuò)展進(jìn)行邊界限定，不允許出現(xiàn)在接口或抽象類中不存在的public方法。
• 參數(shù)類型，引用對(duì)象盡量使用接口或抽象類，而不是實(shí)現(xiàn)類，這主要是實(shí)現(xiàn)里氏替換原則的一個(gè)要求
• 抽象層盡量保持穩(wěn)定，一旦確定就不要修改

第二：元數(shù)據(jù)(metadata)控件模塊行為

編程是一個(gè)很苦很累的活，那怎么才能減輕壓力呢？答案是盡量使用元數(shù)據(jù)來控制程序的行為，減少重復(fù)開發(fā)。什么是元數(shù)據(jù)？用來描述環(huán)境和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，通俗的說就是配置參數(shù)，參數(shù)可以從文件中獲得，也可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得。

第三：制定項(xiàng)目章程

在一個(gè)團(tuán)隊(duì)中，建立項(xiàng)目章程是非常重要的，因?yàn)檎鲁淌撬腥藛T都必須遵守的約定，對(duì)項(xiàng)目來說，約定優(yōu)于配置。這比通過接口或抽象類進(jìn)行約束效率更高，而擴(kuò)展性一點(diǎn)也沒有減少。

第四：封裝變化

對(duì)變化封裝包含兩層含義：
(1) 將相同的變化封裝到一個(gè)接口或抽象類中
(2) 將不同的變化封裝到不同的接口或抽象類中，不應(yīng)該有兩個(gè)不同的變化出現(xiàn)在同一個(gè)接口或抽象類中。
封裝變化，也就是受保護(hù)的變化，找出預(yù)計(jì)有變化或不穩(wěn)定的點(diǎn)，我們?yōu)檫@些變化點(diǎn)創(chuàng)建穩(wěn)定的接口。