2 开闭原则(Open-Closed Principle,OCP)

2.1 什么是开闭原则
    开闭原则是面向对象设计中“可复用设计”的基石,是面向对象设计中最重要的原则之一,其它很多的设计原则都是实现开闭原则的一种手段。

    1988年,Bertrand Meyer在他的著作《Object Oriented Software Construction》中提出了开闭原则,它的原文是这样:“Software entities should be open for extension,but closed for modification”。翻译过来就是:“软件实体应当对扩展开放,对修改关闭”。这句话说得略微有点专业,我们把它讲得更通俗一点,也就是:软件系统中包含的各种组件,例如模块(Modules)、类(Classes)以及功能(Functions)等等,应该在不修改现有代码的基础上,引入新功能。开闭原则中“开”,是指对于组件功能的扩展是开放的,是允许对其进行功能扩展的;开闭原则中“闭”,是指对于原有代码的修改是封闭的,即不应该修改原有的代码。

2.2 如何实现开闭原则
    实现开闭原则的关键就在于“抽象”。把系统的所有可能的行为抽象成一个抽象底层,这个抽象底层规定出所有的具体实现必须提供的方法的特征。作为系统设计的抽象层,要预见所有可能的扩展,从而使得在任何扩展情况下,系统的抽象底层不需修改;同时,由于可以从抽象底层导出一个或多个新的具体实现,可以改变系统的行为,因此系统设计对扩展是开放的。

    我们在软件开发的过程中,一直都是提倡需求导向的。这就要求我们在设计的时候,要非常清楚地了解用户需求,判断需求中包含的可能的变化,从而明确在什么情况下使用开闭原则。

    关于系统可变的部分,还有一个更具体的对可变性封装原则(Principle of Encapsulation of Variation,  EVP),它从软件工程实现的角度对开闭原则进行了进一步的解释。EVP要求在做系统设计的时候,对系统所有可能发生变化的部分进行评估和分类,每一个可变的因素都单独进行封装。

    我们在实际开发过程的设计开始阶段,就要罗列出来系统所有可能的行为,并把这些行为加入到抽象底层,根本就是不可能的,这么去做也是不经济的,费时费力。另外,在设计开始阶段,对所有的可变因素进行预计和封装也不太现实,也是很难做得到。所以,开闭原则描绘的愿景只是一种理想情况或是极端状态,现实世界中是很难被完全实现的。我们只能在某些组件,在某种程度上符合开闭原则的要求。

    通过以上的分析,对于开闭原则,我们可以得出这样的结论:虽然我们不可能做到百分之百的封闭,但是在系统设计的时候,我们还是要尽量做到这一点。
    对于软件系统的功能扩展,我们可以通过继承、重载或者委托等手段实现。以接口为例,它对修改就是是封闭的,而对具体的实现是开放的,我们可以根据实际的需要提供不同的实现,所以接口是符合开闭原则的。

2.3 开闭原则能够带来什么好处
    如果一个软件系统符合开闭原则的,那么从软件工程的角度来看,它至少具有这样的好处:

 可复用性好。
    我们可以在软件完成以后,仍然可以对软件进行扩展,加入新的功能,非常灵活。因此,这个软件系统就可以通过不断地增加新的组件,来满足不断变化的需求。

 可维护性好。
    由于对于已有的软件系统的组件,特别是它的抽象底层不去修改,因此,我们不用担心软件系统中原有组件的稳定性,这就使变化中的软件系统有一定的稳定性和延续性。

2.4 开闭原则与其它原则的关系
    开闭原则具有理想主义的色彩,它是面向对象设计的终极目标。因此,针对开闭原则的实现方法,一直都有面向对象设计的大师费尽心机,研究开闭原则的实现方式。后面要提到的里氏代换原则(LSP)、依赖倒转原则(DIP)、接口隔离原则(ISP)以及抽象类(Abstract Class)、接口(Interace)等等,都可以看作是开闭原则的实现方法。