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【60天备战软考高级系统架构设计师——第九天：面向对象设计原则】

article 2024/9/21 14:30:10

面向对象设计原则（Object-Oriented Design Principles）

面向对象设计原则是指导如何设计和编写健壮、可维护、可扩展的面向对象系统的重要准则。遵循这些设计原则能够帮助开发人员避免代码腐化，降低系统的复杂性。以下是几种常见的面向对象设计原则：

1. 单一职责原则（SRP, Single Responsibility Principle）

单一职责原则规定一个类应该只有一个引起它变化的原因，也就是一个类应该只负责一项职责。如果一个类承担的职责过多，就意味着这个类的职责耦合在了一起，任何一个职责的变更都会影响到类的其他功能，导致维护困难。

优点：
- 降低类的复杂性，使类更易于理解和修改。
- 提高类的可重用性，增强系统的灵活性。
应用场景：在设计类时确保每个类只负责一种功能，如数据库操作类、业务逻辑类、UI渲染类等。

示例：

public class UserService {
    public void createUser() {
        // 负责创建用户
    }
}

public class UserRepository {
    public void saveUser() {
        // 负责保存用户到数据库
    }
}

2. 开放封闭原则（OCP, Open-Closed Principle）

开放封闭原则规定一个软件实体（如类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改封闭。这意味着在增加新功能时，应该通过扩展已有的代码结构来实现，而不是通过修改已有代码来实现。

优点：
- 提高系统的扩展性和可维护性。
- 减少代码修改的频率和风险。
应用场景：在系统需求变化频繁时，通过接口或抽象类来设计功能扩展点。

示例：

public interface PaymentMethod {
    void pay();
}

public class CreditCardPayment implements PaymentMethod {
    public void pay() {
        System.out.println("Paying with credit card.");
    }
}

public class PaymentService {
    public void processPayment(PaymentMethod paymentMethod) {
        paymentMethod.pay();
    }
}

3. 里氏替换原则（LSP, Liskov Substitution Principle）

里氏替换原则规定在软件中，所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。也就是说，子类对象应该可以替换父类对象而不影响程序的功能。

优点：
- 提高代码的灵活性和可扩展性。
- 保证代码的健壮性，避免类型错误和异常。
应用场景：在继承关系中，通过确保子类能够替代父类而不引入新错误来实现代码的重用。

示例：

public class Rectangle {
    private int width;
    private int height;
    // getters and setters
}

public class Square extends Rectangle {
    // Should not break LSP by overriding setHeight() or setWidth() to alter both dimensions.
}

4. 依赖倒置原则（DIP, Dependency Inversion Principle）

依赖倒置原则规定高层模块不应该依赖于低层模块，二者都应该依赖于抽象；抽象不应该依赖于具体实现，具体实现应该依赖于抽象。

优点：
- 减少模块间的耦合，提高系统的灵活性和可扩展性。
- 提高代码的重用性，便于测试和维护。
应用场景：在系统中通过接口或抽象类来解耦高层模块和低层模块。

示例：

public interface NotificationService {
    void sendNotification(String message);
}

public class EmailNotificationService implements NotificationService {
    public void sendNotification(String message) {
        System.out.println("Sending email: " + message);
    }
}

public class NotificationManager {
    private NotificationService notificationService;

    public NotificationManager(NotificationService notificationService) {
        this.notificationService = notificationService;
    }

    public void notifyUser(String message) {
        notificationService.sendNotification(message);
    }
}

5. 接口隔离原则（ISP, Interface Segregation Principle）

接口隔离原则规定客户端不应该依赖那些它不需要的接口。一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。接口隔离原则可以避免“胖接口”的问题。

优点：
- 提高系统的灵活性和可扩展性。
- 减少接口变更对系统的影响。
应用场景：在系统设计时，通过定义多个细粒度的接口来避免对不必要方法的依赖。

示例：

public interface Flyable {
    void fly();
}

public interface Swimmable {
    void swim();
}

public class Duck implements Flyable, Swimmable {
    public void fly() {
        System.out.println("Duck flying.");
    }

    public void swim() {
        System.out.println("Duck swimming.");
    }
}

例题：

单一职责原则的主要目的是？
A. 增加类的复杂性
B. 确保一个类只有一个职责，提高可维护性
C. 确保类之间的耦合性
D. 增加代码量

答案：B
开放封闭原则的核心思想是什么？
A. 类对扩展开放，对修改封闭
B. 类对扩展封闭，对修改开放
C. 类对扩展和修改都开放
D. 类对扩展和修改都封闭

答案：A
依赖倒置原则要求高层模块依赖于什么？
A. 低层模块
B. 抽象
C. 具体实现
D. 数据库

答案：B
接口隔离原则建议的是什么？
A. 创建一个大而全的接口
B. 创建多个细粒度的接口
C. 使用继承来实现接口
D. 所有类实现同一个接口

答案：B