在設計面向對象的程序的時，模式不是一定要套的，但是有一些原則最好是遵守。這些原則已知的有七個，包括：開閉原則、里氏代換原則、依賴倒轉原則、合成/聚合復用原則、迪米特法則、接口隔離原則，單一職責原則。

　　原則簡介

　　其中Robert C. Martin引入了SOLID的說法，包括了其中的五個原則。另外兩個，這里把他們算成額外的兩個規(guī)則。具體如下。

　　S . Single Responsibility Principle - SRP
　　An object should have only a single responsibility.

　　O . Open-Closed Principle - OCP
　　Software entities should be opened for extension, but closed for modification.

　　L . Liskvo Substitution Principle - LSP
　　If S is a subtype of T, the objects of T in a program may be replaced by objects of Type S.

　　I . Interface Segregation Principle - ISP
　　many client specific interfaces are better than one general purpose interface.

　　D . Dependency Inversion Principle - DIP
　　Depend upon abstractions. Do not depend upon concretions.
　　Program to an interface, not an implementation.

　　Ex1 . Law of Demeter - LoD
  　 -- Principle of Least Knowledge
　　A given object should assume as little as possible about the structure or properties of anything else.

　　Ex2 . Composite/Aggregate Reuse Principle - CARP
　　Use most composition and aggregation, less inheritance.

　　按照個人理解，把這七個原則分成了以下兩個部分。

　　Design Method: SRP ISP DIP CARP
　　Design Goal:   OCP LSP LoD

　　各規(guī)則詳細(本部分為轉載)

　　正如牛頓三大定律在經(jīng)典力學中的位置一樣，“開-閉”原則（Open-Closed Principle）是面向對象的可復用設計（Object Oriented Design或OOD）的基石。其他設計原則（里氏代換原則、依賴倒轉原則、合成/聚合復用原則、迪米特法則、接口隔離原則）是實現(xiàn)“開-閉”原則的手段和工具。

　　一、“開- 閉”原則（Open-Closed Principle,OCP ）

　　1.1 “開- 閉” 原則的定義及優(yōu)點

　　1）定義：一個軟件實體應當對擴展開放，對修改關閉( Software entities should be open for extension, but closed for modification.)。即在設計一個模塊的時候，應當使這個模塊可以在不被修改的前提下被擴展。

　　2）滿足“開-閉”原則的系統(tǒng)的優(yōu)點

　　　　a) 通過擴展已有的軟件系統(tǒng)，可以提供新的行為，以滿足對軟件的新需求，使變化中的軟件系統(tǒng)有一定的適應性和靈活性。

　　　　b) 已有的軟件模塊，特別是最重要的抽象層模塊不能再修改，這就使變化中的軟件系統(tǒng)有一定的穩(wěn)定性和延續(xù)性。

　　　　c) 這樣的系統(tǒng)同時滿足了可復用性與可維護性。

　　1.2 如何實現(xiàn)“開-閉” 原則

　　在面向對象設計中，不允許更改的是系統(tǒng)的抽象層，而允許擴展的是系統(tǒng)的實現(xiàn)層。換言之，定義一個一勞永逸的抽象設計層，允許盡可能多的行為在實現(xiàn)層被實現(xiàn)。

　　解決問題關鍵在于抽象化，抽象化是面向對象設計的第一個核心本質。

　　對一個事物抽象化，實質上是在概括歸納總結它的本質。抽象讓我們抓住最最重要的東西， 從更高一層去思考。這降低了思考的復雜度，我們不用同時考慮那么多的東西。換言之，我們封裝了事物的本質，看不到任何細節(jié)。

　　在面向對象編程中，通過抽象類及接口，規(guī)定了具體類的特征作為抽象層，相對穩(wěn)定，不需更改，從而滿足“對修改關閉”；而從抽象類導出的具體類可以改變系統(tǒng)的行為，從而滿足“對擴展開放”。

　　對實體進行擴展時，不必改動軟件的源代碼或者二進制代碼。關鍵在于抽象。

　　1.3 對可變性的封裝原則

　　“開-閉”原則也就是“對可變性的封裝原則”（Principle of Encapsulation of Variation ，EVP）。即找到一個系統(tǒng)的可變因素，將之封裝起來。換言之，在你的設計中什么可能會發(fā)生變化，應使之成為抽象層而封裝，而不是什么會導致設計改變才封裝。

      “對可變性的封裝原則”意味著：

　　a) 一種可變性不應當散落在代碼的許多角落，而應當被封裝到一個對象里面。同一可變性的不同表象意味著同一個繼承等級結構中的具體子類。因此，此處可以期待繼承關系的出現(xiàn)。繼承是封裝變化的方法，而不僅僅是從一般的對象生成特殊的對象。

　　b) 一種可變性不應當與另一種可變性混合在一起。作者認為類圖的繼承結構如果超過兩層，很可能意味著兩種不同的可變性混合在了一起。

　　使用“可變性封裝原則”來進行設計可以使系統(tǒng)遵守“開-閉”原則。

　　即使無法百分之百的做到“開-閉”原則，但朝這個方向努力，可以顯著改善一個系統(tǒng)的結構。

　　二、里氏代換原則（Liskov Substitution Principle, LSP）

　　2.1 概念

　　定義：如果對每一個類型為 T1 的對象 O1 ，都有類型為 T2 的對象 O2 ，使得以 T1 定義的所有程序 P 在所有的對象 O1 都代換為 O2 時，程序 P 的行為沒有變化，那么類型 T2 是類型 T1 的子類型。

　　即，一個軟件實體如果使用的是一個基類的話，那么一定適用于其子類。而且它覺察不出基類對象和子類對象的區(qū)別。 也就是說，在軟件里面，把基類都替換成它的子類，程序的行為沒有變化。

　　反過來的代換不成立，如果一個軟件實體使用的是一個子類的話，那么它不一定適用于基類。

　　任何基類可以出現(xiàn)的地方，子類一定可以出現(xiàn)。

　　基于契約的設計、抽象出公共部分作為抽象基類的設計。

　　2.2 里氏代換原則與“開- 閉” 原則的關系

　　實現(xiàn)“開-閉”原則的關鍵步驟是抽象化。基類與子類之間的繼承關系就是抽象化的體現(xiàn)。因此里氏代換原則是對實現(xiàn)抽象化的具體步驟的規(guī)范。

　　違反里氏代換原則意味著違反了“開-閉”原則，反之未必。

　　三、 依賴倒轉原則 （ dependence inversion principle, DIP ）

　　3.1 概念

　　依賴倒轉原則就是要依賴于抽象，不要依賴于實現(xiàn)。（Abstractions should not depend upon details. Details should depend upon abstractions.）要針對接口編程，不要針對實現(xiàn)編程。（Program to an interface, not an implementation.）

　　也就是說應當使用接口和抽象類進行變量類型聲明、參數(shù)類型聲明、方法返還類型說明，以及數(shù)據(jù)類型的轉換等。而不要用具體類進行變量的類型聲明、參數(shù)類型聲明、方法返還類型說明，以及數(shù)據(jù)類型的轉換等。要保證做到這一點，一個具體類應當只實現(xiàn)接口和抽象類中聲明過的方法，而不要給出多余的方法。

　　傳統(tǒng)的過程性系統(tǒng)的設計辦法傾向于使高層次的模塊依賴于低層次的模塊，抽象層次依賴于具體層次。倒轉原則就是把這個錯誤的依賴關系倒轉過來。

　　面向對象設計的重要原則是創(chuàng)建抽象化，并且從抽象化導出具體化，具體化給出不同的實現(xiàn)。繼承關系就是一種從抽象化到具體化的導出。

　　抽象層包含的應該是應用系統(tǒng)的商務邏輯和宏觀的、對整個系統(tǒng)來說重要的戰(zhàn)略性決定，是必然性的體現(xiàn)。具體層次含有的是一些次要的與實現(xiàn)有關的算法和邏輯，以及戰(zhàn)術性的決定，帶有相當大的偶然性選擇。具體層次的代碼是經(jīng)常變動的，不能避免出現(xiàn)錯誤。

　　從復用的角度來說，高層次的模塊是應當復用的，而且是復用的重點，因為它含有一個應用系統(tǒng)最重要的宏觀商務邏輯，是較為穩(wěn)定的。而在傳統(tǒng)的過程性設計中，復用則側重于具體層次模塊的復用。

　　依賴倒轉原則則是對傳統(tǒng)的過程性設計方法的“倒轉”，是高層次模塊復用及其可維護性的有效規(guī)范。

　　特例：對象的創(chuàng)建過程是違背“開—閉”原則以及依賴倒轉原則的，但通過工廠模式，能很好地解決對象創(chuàng)建過程中的依賴倒轉問題。

　　3.2 關系

　　“開-閉”原則與依賴倒轉原則是目標和手段的關系。如果說開閉原則是目標，依賴倒轉原則是到達"開閉"原則的手段。如果要達到最好的"開閉"原則，就要盡量的遵守依賴倒轉原則，依賴倒轉原則是對"抽象化"的最好規(guī)范。

　　里氏代換原則是依賴倒轉原則的基礎，依賴倒轉原則是里氏代換原則的重要補充。

　　3.3 耦合（或者依賴）關系的種類：

　　零耦合（Nil Coupling）關系：兩個類沒有耦合關系。

　　具體耦合（Concrete Coupling）關系：發(fā)生在兩個具體的（可實例化的）類之間，經(jīng)由一個類對另一個具體類的直接引用造成。

　　抽象耦合（Abstract Coupling）關系：發(fā)生在一個具體類和一個抽象類（或接口）之間，使兩個必須發(fā)生關系的類之間存有最大的靈活性。

　　3.3.1 如何把握耦合

　　我們應該盡可能的避免實現(xiàn)繼承，原因如下：

　　1) 失去靈活性，使用具體類會給底層的修改帶來麻煩。

　　2) 耦合問題，耦合是指兩個實體相互依賴于對方的一個量度。程序員每天都在（有意識地或者無意識地）做出影響耦合的決定：類耦合、API耦合、應用程序耦合等等。在一個用擴展的繼承實現(xiàn)系統(tǒng)中，派生類是非常緊密的與基類耦合，而且這種緊密的連接可能是被不期望的。如B extends A ，當B不全用A中的所有methods時，這時候，B調用的方法可能會產生錯誤!

　　我們必須客觀的評價耦合度，系統(tǒng)之間不可能總是松耦合的，那樣肯定什么也做不了。

　　3.3.2 我們決定耦合的程度的依據(jù)何在呢 ？

　　簡單的說，就是根據(jù)需求的穩(wěn)定性，來決定耦合的程度。對于穩(wěn)定性高的需求，不容易發(fā)生變化的需求，我們完全可以把各類設計成緊耦合的（我們雖然討論類之間的耦合度，但其實功能塊、模塊、包之間的耦合度也是一樣的），因為這樣可以提高效率， 而且我們還可以使用一些更好的技術來提高效率或簡化代碼，例如c#中的內部類技術。可是，如果需求極有可能變化，我們就需要充分的考慮類之間的耦合問題，我們可以想出各種各樣的辦法來降低耦合程度，但是歸納起來，不外乎增加抽象的層次來隔離不同的類，這個抽象層次可以是抽象的類、具體的類，也可以是接口，或是一組的類。我們可以用一句話來概括降低耦合度的思想：“針對接口編程，而不是針對實現(xiàn)編程。”

　　在我們進行編碼的時候，都會留下我們的指紋，如public的多少，代碼的格式等等。 我們可以耦合度量評估重新構建代碼的風險。因為重新構建實際上是維護編碼的一種形式，維護中遇到的那些麻煩事在重新構建時同樣會遇到。我們知道在重新構建 之后，最常見的隨機bug大部分都是不當耦合造成的 。

　　如果不穩(wěn)定因素越大，它的耦合度也就越大。

　　某類的不穩(wěn)定因素=依賴的類個數(shù)/被依賴的類個數(shù)

　　依賴的類個數(shù)＝ 在編譯此類的時被編譯的其它類的個數(shù)總和

　　3.3.3 怎樣將大系統(tǒng)拆分成小系統(tǒng)

　　解決這個問題的一個思路是將許多類集合成一個更高層次的單位，形成一個高內聚、低耦合的類的集合，這是我們設計過程中應該著重考慮的問題！

　　耦合的目標是維護依賴的單向性，有時我們也會需要使用壞的耦合。在這種情況下，應當小心記錄下原因，以幫助日后該代碼的用戶了解使用耦合真正的原因。

　　3.4 怎樣做到依賴倒轉？

　　以抽象方式耦合是依賴倒轉原則的關鍵。抽象耦合關系總要涉及具體類從抽象類繼承，并且需要保證在任何引用到基類的地方都可以改換成其子類，因此，里氏代換原則是依賴倒轉原則的基礎。

　　在抽象層次上的耦合雖然有靈活性，但也帶來了額外的復雜性，如果一個具體類發(fā)生變化的可能性非常小，那么抽象耦合能發(fā)揮的好處便十分有限，這時可以用具體耦合反而會更好。

　　層次化：所有結構良好的面向對象構架都具有清晰的層次定義，每個層次通過一個定義良好的、受控的接口向外提供一組內聚的服務。

　　依賴于抽象：建議不依賴于具體類，即程序中所有的依賴關系都應該終止于抽象類或者接口。盡量做到：

　　1、任何變量都不應該持有一個指向具體類的指針或者引用。

　　2、任何類都不應該從具體類派生。

　　3、任何方法都不應該覆寫它的任何基類中的已經(jīng)實現(xiàn)的方法。

　　3.5 依賴倒轉原則的優(yōu)缺點

　　依賴倒轉原則雖然很強大，但卻最不容易實現(xiàn)。因為依賴倒轉的緣故，對象的創(chuàng)建很可能要使用對象工廠，以避免對具體類的直接引用，此原則的使用可能還會導致產生大量的類，對不熟悉面向對象技術的工程師來說，維護這樣的系統(tǒng)需要較好地理解面向對象設計。

　　依賴倒轉原則假定所有的具體類都是會變化的，這也不總是正確。有一些具體類可能是相當 穩(wěn)定，不會變化的，使用這個具體類實例的應用完全可以依賴于這個具體類型，而不必為此創(chuàng)建一個抽象類型。

　　四、合成/聚合復用原則（ Composite/Aggregate Reuse Principle 或 CARP ）

      4.1 概念

　　定義：在一個新的對象里面使用一些已有的對象，使之成為新對象的一部分；新的對象通過向這些對象的委派達到復用這些對象的目的。

　　應首先使用合成/聚合，合成/聚合則使系統(tǒng)靈活，其次才考慮繼承，達到復用的目的。而使用繼承時，要嚴格遵循里氏代換原則。有效地使用繼承會有助于對問題的理解，降低復雜度，而濫用繼承會增加系統(tǒng)構建、維護時的難度及系統(tǒng)的復雜度。

　　如果兩個類是“Has-a”關系應使用合成、聚合，如果是“Is-a”關系可使用繼 承。"Is-A"是嚴格的分類學意義上定義，意思是一個類是另一個類的"一種"。而"Has-A"則不同，它表示某一個角色具有某一項責任。

　　4.2 什么是合成？什么是 聚合？

　　合成（Composition）和聚合（Aggregation）都是關聯(lián) （Association）的特殊種類。

　　聚合表示整體和部分的關系，表示“擁有”。如奔馳S360汽車，對奔馳S360引擎、奔馳S360輪胎的關系是聚合關系，離開了奔馳S360汽車，引擎、輪胎就失去了存在的意義。在設計中, 聚合不應該頻繁出現(xiàn)，這樣會增大設計的耦合度。

　　合成則是一種更強的“擁有”，部分和整體的生命周期一樣。合成的新的對象完全支 配其組成部分，包括它們的創(chuàng)建和湮滅等。一個合成關系的成分對象是不能與另一個合成關系共享的。

    換句話說，合成是值的聚合（Aggregation by Value），而一般說的聚合是引用的聚合（Aggregation by Reference）。

　　明白了合成和聚合關系，再來理解合成/聚合原則應該就清楚了，要避免在系統(tǒng)設計中出現(xiàn)，一個類的繼承層次超過3層，則需考慮重構代碼，或者重新設計結構。當然最好的辦法就是考慮使用合成/聚合原則。

　　4.3 通過合成/聚合的優(yōu)缺點

　　優(yōu)點：

　　1) 新對象存取成分對象的唯一方法是通過成分對象的接口。

　　2) 這種復用是黑箱復用，因為成分對象的內部細節(jié)是新對象所看不見的。

　　3) 這種復用支持包裝。

　　4) 這種復用所需的依賴較少。

　　5) 每一個新的類可以將焦點集中在一個任務上。

　　6) 這種復用可以在運行時間內動態(tài)進行，新對象可以動態(tài)的引用與成分對象類型相同的對象。

　　7) 作為復用手段可以應用到幾乎任何環(huán)境中去。

　　缺點：就是系統(tǒng)中會有較多的對象需要管理。

　　4.4 通過繼承來進行復用的優(yōu)缺點

　　優(yōu)點：

　　1) 新的實現(xiàn)較為容易，因為超類的大部分功能可以通過繼承的關系自動進入子類。

　　2) 修改和擴展繼承而來的實現(xiàn)較為容易。

　　缺點 ：

　　1) 繼承復用破壞封裝，因為繼承將超類的實現(xiàn)細節(jié)暴露給子類。由于超類的內部細節(jié)常常是對于子類透明的，所以這種復用是透明的復用，又稱“白箱”復用。

　　2) 如果超類發(fā)生改變，那么子類的實現(xiàn)也不得不發(fā)生改變。

　　3) 從超類繼承而來的實現(xiàn)是靜態(tài)的，不可能在運行時間內發(fā)生改變，沒有足夠的靈活性。

　　4) 繼承只能在有限的環(huán)境中使用。

　　五、 迪米特法則（ Law of Demeter ，LoD ）

　　5.1 概述

　　定義：一個軟件實體應當盡可能少的與其他實體發(fā)生相互作用。

　　這樣，當一個模塊修改時，就會盡量少的影響其他的模塊。擴展會相對容易。

　　這是對軟件實體之間通信的限制。它要求限制軟件實體之間通信的寬度和深度。

　　5.2 迪米特法則的其他表述

　　1）只與你直接的朋友們通信。

　　2）不要跟“陌生人”說話。

　　3）每一個軟件單位對其他的單位都只有最少的知識，而且局限于那些與本單位密切相關的軟件單位。

　　5.3 狹義的迪米特法則

　　如果兩個類不必彼此直接通信，那么這兩個類就不應當發(fā)生直接的相互作用。如果其中的一個類需要調用另一個類的某一個方法的話，可以通過第三者轉發(fā)這個調用。

　　朋友圈的確定，“朋友”條件：

　　1）當前對象本身（this）

　　2）以參量形式傳入到當前對象方法中的對象

　　3）當前對象的實例變量直接引用的對象

　　4）當前對象的實例變量如果是一個聚集，那么聚集中的元素也都是朋友

　　5）當前對象所創(chuàng)建的對象

　　任何一個對象，如果滿足上面的條件之一，就是當前對象的“朋友”；否則就是“陌生 人”。

　　缺點：會在系統(tǒng)里造出大量的小方法，散落在系統(tǒng)的各個角落。

　　與依賴倒轉原則互補使用。

　　5.4 狹義的迪米特法則的缺點：

　　在系統(tǒng)里造出大量的小方法，這些方法僅僅是傳遞間接的調用，與系統(tǒng)的商務邏輯無關。

　　遵循類之間的迪米特法則會是一個系統(tǒng)的局部設計簡化，因為每一個局部都不會和遠距離的對象有直接的關聯(lián)。但是，這也會造成系統(tǒng)的不同模塊之間的通信效率降低，也會使系統(tǒng)的不同模塊之間不容易協(xié)調。

　　5.5 迪米特法則與設計模式

　　門面（外觀）模式和調停者（中介者）模式實際上就是迪米特法則的具體應用。

　　5.6 廣義的迪米特法則

　　迪米特法則的主要用意是控制信息的過載。在將迪米特法則運用到系統(tǒng)設計中時，要注意下面的幾點：

　　1）在類的劃分上，應當創(chuàng)建有弱耦合的類。

　　2）在類的結構設計上，每一個類都應當盡量降低成員的訪問權限。

　　3）在類的設計上，只要有可能，一個類應當設計成不變類。

　　4）在對其他類的引用上，一個對象對其對象的引用應當降到最低。

　　5.7 廣義迪米特法則在類的設計的體現(xiàn)

　　1）優(yōu)先考慮將一個類設置成不變類

　　2）盡量降低一個類的訪問權限

　　3）謹慎使用Serializable

　　4）盡量降低成員的訪問權限

　　5）取代C Struct

　　迪米特法則又叫作最少知識原則（Least Knowledge Principle或簡寫為LKP），就是說一個對象應當對其他對象有盡可能少的了解。

　　5.8 如何實現(xiàn)迪米特法則

　　迪米特法則的主要用意是控制信息的過載，在將其運用到系統(tǒng)設計中應注意以下幾點：

　　1) 在類的劃分上，應當創(chuàng)建有弱耦合的類。類之間的耦合越弱，就越有利于復用。

　　2) 在類的結構設計上，每一個類都應當盡量降低成員的訪問權限。一個類不應當public自己的屬性，而應當提供取值和賦值的方法讓外界間接訪問自己的屬性。

　　3) 在類的設計上，只要有可能，一個類應當設計成不變類。

　　4) 在對其它對象的引用上，一個類對其它對象的引用應該降到最低。

　　六、 接口隔離原則（Interface Segregation Principle, ISP ）

      6.1 概念

　　接口隔離原則：使用多個專門的接口比使用單一的總接口要好。也就是說，一個類對另外一個類的依賴性應當是建立在最小的接口上。     

　　這里的"接口"往往有兩種不同的含義：一種是指一個類型所具有的方法特征的集合，僅僅是一種邏輯上的抽象；另外一種是指某種語言具體的"接口"定義，有嚴格的定義和結構。比如C#語言里面的Interface結構。對于這兩種不同的含義，ISP的表達方式以及含義都有所不同。(上面說的一個類型，可以理解成一個類，我們定義了一個 類，也就是定義了一種新的類型)     

　　當我們把"接口"理解成一個類所提供的所有方法的特征集合的時候，這就是一種邏輯上的 概念。接口的劃分就直接帶來類型的劃分。這里，我們可以把接口理解成角色，一個接口就只是代表一個角色，每個角色都有它特定的一個接口，這里的這個原則可以叫做"角色隔離原則"。

　　如果把"接口"理解成狹義的特定語言的接口，那么ISP表達的意思是說，對不同的客戶端，同一個角色提供寬窄不同的接口，也就是定制服務，個性化服務。就是僅僅提供客戶端需要的行為，客戶端不需要的行為則隱藏起來。

　　應當為客戶端提供盡可能小的單獨的接口，而不要提供大的總接口。

　　這也是對軟件實體之間通信的限制。但它限制的只是通信的寬度，就是說通信要盡可能的窄。

　　遵循迪米特法則和接口隔離原則，會使一個軟件系統(tǒng)功能擴展時，修改的壓力不會傳 到別的對象那里。

　　6.2 如何實現(xiàn)接口隔離原則

　　不應該強迫用戶依賴于他們不用的方法。

　　1、利用委托分離接口。

　　2、利用多繼承分離接口。

　　七、單一職責原則(SRP)

　　單一職責原則（SRP），就一個類而言，應該僅有一個引起它變化的原因。也就是說，不要把變化原因各不相同的職責放在一起，因為不同的變化會影響到不相干的職責。再通俗一點地說就是，不該你管的事情你不要管，管好自己的事情就可以了，多管閑事害了自己也害了別人。

　　在軟件設計中，如果一個類承擔的職責過多，就等于吧這些職責耦合在一起，而一個職責的變化可能會削弱和抑制這個類完成其他職責的能力。這耦合會導致脆弱的設計，當變化發(fā)生時，設計會遭受到意想不到的破壞。 

　　軟件設計真正要做的許多內容，就是發(fā)現(xiàn)職責并把那些職責相互分離。如果多于一個的動機去改變一個類，那么這個類就具有多余一個的職責，就應該要考慮類的職責分離。

　　小結

　　在我們進行面向對象系統(tǒng)的設計時，可以不去特意的考慮使用哪些設計模式，但是一定要盡量遵守這些設計原則。這樣做的話，即使是設計經(jīng)驗不足，也比較容易設 計出易擴展的系統(tǒng)，并且可能自然的實現(xiàn)了某些模式。這種情況，恐怕算是很理想的一種設計了。

　　參考資料

　　1. 面向對象設計模式原則

　　2. SOLID (object-oriented design)

it知識庫：面向對象設計的設計原則，轉載需保留來源！

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