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[PHP知识库]【架构师之路】二、软件设计原则

面向对象编程与面向对象分析

面向对象编程不是使用面向对象的编程语言进行编程,而是利用多态特性进行编程。

面向对象分析是将客观世界,即编程的业务领域进行对象分析。

  • 充血模型与贫血模型

  • 领域驱动设计DDD

面向对象设计的目的和原则

软件设计的最终目的,是使软件达到「强内聚、松耦合」,从而使软件:

  • 易扩展-易于增加新的功能

  • 更强壮-不容易被粗心的程序员破坏

  • 可移植-能够在多样的环境下运行

  • 更简单-容易理解、容易维护

面向对象设计的原则

  • 为了达到上述设计目标,有人总结了多种指导原则

  • 「原则」是独立于编程语言的,甚至也可以用于非面向对象的编程语言中。

设计模式

设计模式是用于解决某一种问题的通用的解决方案。设计模式也是语言中立的。设计模式贯彻了设计原则。

  • 创建模式

  • 行为模式

  • 结构模式

框架(frameworks)

框架是用来实现某一类应用的结构性的程序,是对某一类架构方案可复用的设计与实现

  • 如同框架结构的大厦的框架

  • 简化应用开发者的工作

  • 实现了多种设计模式,使应用开发者不需要花太大的力气,就能设计出结构良好的程序来

不同领域的框架

  • 微软公司为 Windows 编程开发了 MFC 框架。

  • Java 为它的 GUI 开发了 AWT 框架

  • 还有许多开源的框架:MyBatis、Spring 等

  • Web 服务器也是框架:Tomcat

框架 VS 工具

框架调用应用程序代码 应用程序代码调用工具

架构师框架保证架构的落地 架构师用工具提高开发效率

软件设计的「臭味」

不好的软件,会发出如下臭味

  • 僵硬-不易改变

  • 【僵化性】如果单一的改动会导致依赖关系的模块中的连锁改动,那么设计就是僵化的,必须要改动的模块越多,设计就越僵化。

  • 脆弱-只想改A,结果 B 被意外破坏

  • 【脆弱性】如果出现新问题的地方与改动的地方没有概念上的关联。要修正这些问题又会引出更多的问题,从而使开发团队就像一只不停追逐自己尾巴的狗一样。

  • 不可移植-不能适应环境的变化

  • 【牢固性】设计中包含了对其他系统有用的部分,而把这些部分从系统中分离出来所需要的努力和风险是巨大的。

  • 导致误用的陷阱-做错误的事比做正确的事更容易,引诱程序员破坏原有的设计

  • 【粘滞性】可以保持系统设计的方法比破坏设计的方法更难应用时。

  • 晦涩-代码难以理解

  • 【晦涩性】没有很好的表现出意图

  • 过度设计、copy-paste 代码

  • 【不必要的复杂与重复】

OOD 原则一:开闭原则(OCP)

OCP-OPEN/Closed Principle

  • 对于扩展是开放的

  • 对于更改是封闭的

  • 不需要修改软件实体(类、模块、函数等),就应该能实现功能的扩展。

传统的扩展模块的方式就是修改模块的源代码。如何实现不修改而扩展呢?

  • 关键是抽象

Phone-Dialer-digitButtons-sendButton【观察者模式】

OOD 原则二:依赖倒置原则(DIP)

DIP - Dependency Inversion Principle

  • 高层模块不能依赖低层模块,而是大家都依赖抽象;

  • 抽象不能依赖实现,而是依赖抽象。

DIP 倒置了什么?

  • 模块或包的依赖关系

  • 开发顺序和职责

软件的层次化

  • 高层决定低层

  • 高层被重用

图片

框架的核心

好莱坞规则:

  • Don’t call me,I’ll call you.

程序不要调用框架,框架来调用应用程序。【依赖倒置:你想用框架,但不用去调用框架(spring,Junit,Tomcat)】

OOD 原则三:Liskov 替换原则(LSP)

在 Java/C++ 这样的静态类型语言中,实现 OCP 的关键在于抽象,而抽象的威力在于多态和继承。

  • 一个正确的继承要符合什么要求呢?

  • 答案:Liskov 替换原则

1988 年 Liskov 描述这个原则:

  • 若对每个类型 T1 的对象 o1,都存在一个类型 T2 的对象 o2,使得在所有针对 T2 编写的程序 P 中,用 o1 替换 o2后,程序 P 的行为功能不变,则 T1 是 T2的子类型。

  • 简言之:子类型(subtype)必须能够替换掉它们的基类型(base type)

错误示范 【使用基类的地方,不能用子类代替】

  • 形状:圆,方形

  • JDK:hashtable-Properties;Vector-Stack

  • 计算面积时,正方形做长方形的子类

从契约的角度看 ?LSP

  • LSP 要求,凡是使用基类的地方,一定也适用于其子类。

  • Java 语法上看,意味着:

  • 子类一定得拥有基类的整个接口。

  • 子类的访问控制不能比基类更严格。

  • 子类的契约不能比基类更严格

  • 例如,正方形长度相等,这个契约比长方形要严格,因此正方形不是长方形的子类

  • 例如,Properties 的契约比 Hashtbale 更严格。

如何重构代码,以解决 LSP 问题

  1. 提取共性到基类;

  2. 改成组合

继承 VS 组合

继承和组合是 OOP 的两种扩展手段。

继承的优点:

  • 比较容易,因为基类的大部分功能都可以通过继承直接进入子类。

继承的缺点:

  • 破坏封装,将基类细节暴露给子类,继承是白盒复用

  • 基类改变,影响子类

  • 继承是静态的,无法在运行时改变组合

  • 类数量爆炸

应该优先使用组合

OOD 原则四:单一职责原则(SRP)

SRP - Single Responsibility Principle

  • 也叫内聚性原则(Cohesion)

  • 一个模块的组成元素之间的功能相关性

  • 将它与引起一个模块改变的作用力相连,就形成了如下描述

  • 一个类,只能有一个引起它的变化的原因

什么是职责?

  • 单纯谈论,定义不同

  • 定义:一个职责是一个变化的原因。

违反 SRP 原则的后果

后果:

  • 脆弱性-把绘图和计算功能耦合在一起,当修改其中一个时,另一个功能可能会意外受损

  • 不可移植性-计算几何应用只需要使用「计算面积」的功能,却不得不包含 GUI 的依赖。

OOD 原则五:接口分离原则(ISP)

ISP- interface Segregation Principle

  • 不应该强迫客户程序依赖它们不需要的方法

ISP 和 SRP 的关系:

  • ISP 和 SRP 相关,都和内聚性有关

  • SRP 指出应该如何设计一个类–只能有一种原因才能促使类发生改变。

  • ISP 指出应该如何设计一个接口–从客户需求出发,强调不要让客户看到他们不需要的方法。

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