Python面向对象—六大设计原则

设计原则

开-闭原则（目标、总的指导思想）

Open Closed Principle

“开”指的是允许一个类甚至往大了说允许一个系统随时可以对自己的功能进行扩展。

“闭”指的是不允许在扩展和修改功能的时候触及到已经写好的底层代码（比如父类）。

举一个比较浅显的例子，可以理解为电脑与硬盘以及 U 盘的关系。

面向过程类型的编写会把所有关键代码写在一起，就好比在给一个已经装好的主机箱添加硬盘，那首先需要先拆开主机箱，然后将装机时为了美观扎好的数据线进行拆解，选择数据线插在硬盘上，再把剩下的线重新扎好，重新封装好主机箱，费时费力。

而如果想给已经装好的主机箱加一个U盘，只需要将准备好的U盘对准USB接口接入，就可以了，在整个过程中主机箱早就装好的内部构造并没有任何变化；而如果想对 U 盘进行扩容或者修改，那么只需要操作 U 盘甚至是替换 U 盘，过程中主机箱是不会发生任何改变的。相比之下，效率就更高了。

那么把这个原理套用在代码之中，尽可能将后期会变化的因素放在外部,而将确定不会产生改变的固定因素作为底层,这样在后期代码扩展和修改中效率就会比较理想。同时，这种将代码互相拆分，来避免在修改过程中牵一发而动全身的特点，称之为封装。

对扩展开放，对修改关闭。

增加新功能，不改变原有代码。

类的单一职责（一个类的定义）

Single Responsibility Principle   

所谓的单一指的应该是一个类能被修改的原因只能有一个，单一原则直接针对的问题是代码的耦合性，而所谓的耦合性指的就是在面临修改的时候被波及的范围，那么假设一个类里存在两个或者三个功能，但是每次整个类只会因为同一件事情去发生修改，发生其他问题都不会触及到此类，那么耦合性就已然降至理想状态了，除此之外的分类细化纵然没有影响代码后期的工作难度，但也是在消耗生成代码时的时间精力。

一个类有且只有一个改变它的原因。

依赖倒置（依赖抽象）

Dependency Inversion Principle

依赖关系，在面向对象思想过程中首先要做的是分，将需要改变的代码分离出去，将不需要改变的代码整合到一起，至此，我们实现了最基本的两个封装，之后，整合的代码往往需要调取会产生改变的代码，这种关系可以理解为最直接的依赖关系.

而当产生变化时，这种基础依赖关系就会随之产生变化，变化的越多，依赖关系修改的越多。

为了避免后期代码的变化导致工程量的增加,首先要做的是将会变化的代码变成一个大的框架,给它们一个统一的类型,也就是统一继承,给一个父类，父类本身只是作为一个中转站用来衔接固定代码区域和变化代码区域，换句话说，此时固定代码区域如果想要调用变化代码区域，必须要经过父类，通过把传统的依赖具象代码关系转变成依赖抽象代码方式，就称之为依赖倒置。

以下是对这个代码结构进行举例演示，比如“张三驾驶汽车”这件事，“张三”这个人以及“驾驶”这件事在当前的架构里是不会发生改变的，所以统一封装在固定代码区域，而驾驶的“汽车”作为可能发生变化的代码封装在变化代码区域，随后所有汽车类再统一继承给一个叫做“载具”的父类，这个类因为没有具体的特征所以是抽象的，而张三每次驾驶不同载具都要先指向“载具”，再由“载具”按需求去挑选继承了自己的每一个具体的汽车子类，如果有新的需求，还可以再继续扩展子类。

如果一开始“张三”作为人也是可以替换的，或者“驾驶”这件事也是可以替换的，那么同样将“张三”封装到一个变化区域，继承给一个叫做“人”的父类；“驾驶”这件事也可以继承给类似于“行为”这样的抽象父类，既满足依赖倒置原则。

客户端代码(调用的类)尽量依赖(使用)抽象的组件。

抽象的是稳定的。实现是多变的。

组合复用原则（复用的最佳实践）

Composite Reuse Principle

组合复用原则原意指的是在组合关系和继承关系都能满足业务要求时优先使用组合关系。不过根据整体思想来说，我个人的观点是应该将组合复用理解为既是指在泛化、关联、依赖（详见类与类的关系）都能满足要求的情况下，尽量使用其中耦合度最低的关系。尽管相比之下继承关系耦合度并不比其他两种关系好，但是不代表继承关系一文不值，在很多情况下，继承的实用性依然不错。

如果仅仅为了代码复用优先选择组合复用，而非继承复用。

组合的耦合性相对继承低。

里氏替换（继承后的重写，指导继承的设计）

Liskov Substitution Principle

里氏替换针对的依然是继承关系，只要是父类能参与的任何构造，子类完全可以胜任，所以里氏替换的主要思想就是只要父类可以被调用，子类就一定要代替父类被调用。这种情况并不是说父类没有意义，相反的，里氏替换进一步要求父类尽可能不要存在太具体的功能，能抽象就尽量抽象，任何的修改都完全依靠子类来补充和修改，从而进一步实现开闭原则（父类对修改关闭，子类对修改开放）。

同时补充一下，因为每一个子类在父类的构造上都可以额外拓展，于是，就算每一个子类内部的方法名字跟父类完全一样，但是因为每个子类都对这同一个方法产生了新的拓展，所以在调用这个方法的时候，方法名始终没有任何改变，但是方法本身却是随着子类的不同而千变万化的。这种现象就称之为多态。所以里氏替换原则也是在为父类的抽象化和子类的多态化进行阐述。

父类出现的地方可以被子类替换，在替换后依然保持原功能。

子类要拥有父类的所有功能。

子类在重写父类方法时，尽量选择扩展重写，防止改变了功能。

迪米特法则（类与类交互的原则）

Law of Demeter

迪米特法则也被戏称为“最少知道法则”，其实说白了就是针对面向对象里的低耦合。它的本意指的是类与类之间尽可能不要有太多的关联，当一个类需要产生变化时，其他的类尽量做到不产生改动。具体的体现其实与上面阐述的单一原则是一致的，既每一个类最好能做到只会被同一件事情影响和改变，其他类尽可能不受其影响。

类与类交互时，在满足功能要求的基础上，传递的数据量越少越好。因为这样可能降低耦合度。

类与类的关系

泛化：子类与父类的关系，概念的复用，耦合度最高；

　　B类泛化A类，意味B类是A类的一种；

　　做法：B类继承A类

关于继承关系，声明一个父类，里面可以内置若干参数，若干方法，而之后声明的子类，只要是继承自这个父类，那么就可以直接获取关于父类的参数和方法，除此之外，子

类还可以拥有自己专属的额外参数和方法，这些新的参数和方法父类是不能享用的。

关联(聚合/组合)：部分与整体的关系，功能的复用，变化影响一个类；

　　 A与B关联，意味着B是A的一部分；

　　做法：在A类中包含B类型成员。

所谓的关联关系，也被称为聚合关系或者组合关系，指的是两个类之间不做直接继承，而是将一个类作为另一个类其中的一个参数进行连接。通过参数连接就避免了继承必须继承所有参数和方法的弊端，在耦合度上相对于继承又下降了许多。

依赖：合作关系，一种相对松散的协作，变化影响一个方法；

　　 A类依赖B类，意味A类的某些功能靠B类实现；

　　做法：B类型作为A类中方法的参数，并不是A的成员。

依赖关系，也被称为合作关系，在关联关系的基础上进一步降低了耦合度，其中一个类的整体将只能作为另一个类的方法中的一个参数来进行调用。

所以对这三种关系进行耦合度排序的话：依赖关系耦合度最低 关联关系耦合度适中 继承关系耦合度相对最高。