设计模式之开闭原则

什么是开闭原则?

开放封闭原则称为OCP原则（Open Closed Principle）是所有面向对象原则的核心。

“开闭原则”是面向对象编程中最基础和最重要的设计原则之一。

软件设计本身所追求的目标就是封装变化、降低耦合，而开放封闭原则正是对这一目标的最直接体现。其他的设计原则，很多时候是为实现这一目标服务的。

为什么要用开闭原则？

如果在进行功能扩展的时候，添加额外的类是没问题的，但因为功能扩展而修改之前运行正常的程序，这是忌讳的，不被允许的。因为一旦修改之前运行正常的程序，就会导致项目整体要进行全方位的重新测试。这是相当麻烦的过程。导致问题的主要原因是：代码和代码之间的耦合度太高。

先来看开闭原则的定义：

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

这也是开放封闭原则的核心思想：对扩展开放，对修改封闭.

这是什么含义呢?

• 对扩展开放，意味着有新的需求或变化时，可以对现有代码进行扩展，以适应新的情况，也就是指我们系统中的模块、类、方法对它们的提供者（开发者）应该是开放的，提供者可以对系统进行扩展（新增）新的功能。
• 对修改封闭，意味着类一旦设计完成，就可以独立完成其工作，而不要对已有代码进行任何修改，也就是指系统中的模块、类、方法对它们的使用者（调用者）应该是关闭的。使用者使用这些功能时，不会因为提供方新增了功能而导致使用者（调用者）也进行相应修改。

如何实现开放封闭原则呢?

“需求总是变化”、“世界上没有一个软件是不变的”。这里投射出的意思是：需求总是变化的， 可是对于软件设计者来说, 如何才能做到不对原有系统修改的前提下, 实现灵活的扩展. 这就是开闭原则要实现的.

我们在设计系统的时候, 不可能设想一次性把需求确定后, 后面就不改变了.这不科学也不现实的. 既然需求是一定会变化的, 那么我们要如何优雅的面对这种变化呢? 如何设计可以使软件相对容易修改, 不至于需求一变, 就要把整个程序推到重来?

依赖与抽象

实现开放封闭的核心思想就是面对抽象编程，而不是面对具体编程，因为抽象相对稳定。 让类依赖于固定的抽象，所以对修改是封闭的；而通过面向对象的继承和多态机制，可以实现对抽象体的继承，通过覆写其方法来改变固有行为，实现新的扩展方法，所以对于扩展就是开放的。这是实施开放封闭原则的基本思路。

如何落地开闭原则

如果当前的设计不符合开放封闭原则，则必须进行重构。常用的设计模式主要有模板方法（Template Method）设计模式和策略（Strategy）设计模式。而封装变化，是实现这一原则的重要手段，将经常发生变化的部分封装为一个类。

开闭原则的重要性

开闭原则是最基础的一个原则，其他五个原则都是它的具体形态。开闭原则是其精神领袖，其他五个原则是指导设计的工具和方法。

　　1. 开闭原则对测试的影响

　　单元测试通过一个方法一般需要三种方法：正常数据测试，边界数据测试，异常抛出测试，特别重要的可能需要十几个测试方法。如果修改一个实现方法，可能就要修改多个测试方法，这也可能会出现纰漏。所以需要通过扩展来实现业务需求变化。

　　2. 开闭原则可以提高复用性

　　在面向对象的设计中，所有的逻辑都是从原子逻辑组合而来的，而不是在一个类中独立实现一个业务逻辑。如何提高复用性？缩小逻辑力度，知道一个逻辑不可在拆分为止。

　　3. 开闭原则可以提高可维护性

　　一款软件投产后，维护人员的工作不仅仅是对数据进行维护，还可能要对程序进行扩展，维护人员最乐意的是就是对一个类进行扩展，而不是修改一个类。

　　4. 面向对象开发的要求

 　　万物皆对象，我们需要把所有的事物都抽象成对象，然后针对对象进行操作，但是万物皆运动，有运动就有变化，有变化就要有策略去应对变化。怎样快速应对呢？这就需要在设计之初考虑到所有可能变化的因素，然后留下接口，等待“可能”转变为“现实"。

如何使用开闭原则

　　1、抽象约束

　　抽象对一组事物的通用描述，没有具体的实现，也就表示它可以有非常多的可能性，可以跟随需求的变化而变化。因此，通过接口或抽象类可以约束一组可能变化的行为，并且能够实现对扩展开放。 

　　2、元数据控件模块行为　　　　

　　3、制定项目章程

　　4、封装变化

　　将相同的变化封装到一个接口或抽象类中，将不同的变化封装到不同的接口或抽象类中，不应该有两个不同变化出现在同一个接口或抽象类中。

注意事项

　　开闭原则对扩展开放，对修改关闭，并不意味这不做任何修改，低层模块的的变更，必然要有高层模块进行耦合，否则就是一个孤立无意义的代码片段。

　　变化可以归纳为3种：

　　1. 逻辑变化

　　只变化一个逻辑，而不改变其他模块。可以修改原有类中的方式来完成，前提条件是所有依赖或关联类都按照相同的逻辑处理。

　　2. 子模块变化

　　一个模块变化，必然会对其他的模块产生影响，特别是一个低层次的模块变化必然引起高层次模块的变化。因此，在通过扩展完成变化是，高层次的模块修改是必然的。

　　3.  可见视图变化

　　可见视图是提供给客户使用的界面，如JSP程序，Swing界面等，该部分的变化一般会引起连锁反应。最司空见惯的就是业务耦合变化。比如，按原有需求需要展示6列，然后突然有一天需要增加1列，而且这一列需要跨N张表，处理M个逻辑才能展现出来，这样的变化是比较恐怖的，但还是可以通过扩展来完成变化，这就需要看我们原有的设计是否灵活了。

案例1：Windows 的桌面主题设计。

　　分析：Windows 的主题是桌面背景图片、窗口颜色和声音等元素的组合。用户可以根据自己的喜爱更换自己的桌面主题，也可以从网上下载新的主题。这些主题有共同的特点，可以为其定义一个抽象类（Abstract Subject），而每个具体的主题（Specific Subject）是其子类。用户窗体可以根据需要选择或者增加新的主题，而不需要修改原代码，所以它是满足开闭原则的，其类图如图 所示。

案例2：比如现在国庆节，搞图书打折活动，有以下几种做法：

1.新增打折接口

2.修改原油NewBook类

3.新增打折书籍类

按照开放扩展关闭修改原则，应该是第三种方案，这样原有代码不会受到修改。

//书籍接口
public interface IBook {String getBookName();String getAuthor();int getPrice();
}
//书籍类
public class NewBook implements IBook {private String bookName;private String author;private int price; public NewBook(String bookName, String author, int price){this.bookName = bookName;this.author = author;this.price = price;}@Overridepublic String getBookName() {return this.bookName;}@Overridepublic String getAuthor() {return this.author;}@Overridepublic int getPrice() {return this.price;}
}
//打折书籍类
public class OffBook extends NewBook {public OffBook(String bookName, String author, int price) {super(bookName, author, price);}public Double getPrice2(){return this.getPrice()*0.7;}
}