物件導向設計介紹和程式碼示例

Eric zhou發表於2024-04-21
物件

物件導向設計（Object-Oriented Design, OOD）是一種軟體設計正規化，它使用物件來表示資料和方法。物件導向設計原則是指導軟體開發的一系列最佳實踐，旨在提高程式碼的可維護性、可擴充套件性和可重用性。以下是幾個核心的物件導向設計原則，以及它們的解釋、應用場景和程式碼示例：

1. 單一職責原則（Single Responsibility Principle, SRP）

    • 解釋：一個類應該只有一個引起它變化的原因，即一個類只負責一項職責。
    • 應用場景：例如，一個處理使用者登入的類不應該同時負責處理使用者註冊。
    • 程式碼示例
public class UserLoginService
{
    public void Login(string username, string password)
    {
        // 使用者登入邏輯
    }
}

2. 開放-封閉原則（Open-Closed Principle, OCP）

  • 解釋：軟體實體應當對擴充套件開放，對修改封閉。這意味著設計時應當使軟體模組易於擴充套件，但是不需要修改現有程式碼。
  • 應用場景：當需要新增新的功能時，可以透過繼承或組合現有類來實現，而不是修改現有類。
  • 程式碼示例
public abstract class PaymentMethod
{
    public abstract void Pay(decimal amount);
}

public class CreditCardPayment : PaymentMethod
{
    public override void Pay(decimal amount)
    {
        // 信用卡支付邏輯
    }
}

// 無需修改PaymentMethod，即可擴充套件新的支付方式
public class PayPalPayment : PaymentMethod
{
    public override void Pay(decimal amount)
    {
        // PayPal支付邏輯
    }
}

3. 里氏替換原則（Liskov Substitution Principle, LSP）

  • 解釋：子型別必須能夠替換掉它們的父型別。
  • 應用場景：在多型的使用中，基類可以被子類替換，而不影響程式的行為。
  • 程式碼示例：
public class Bird
{
    public virtual void Fly()
    {
        // 飛行邏輯
    }
}

// 錯誤的繼承示例，因為企鵝不能飛，違反了LSP
public class Penguin : Bird
{
    public override void Fly()
    {
        throw new NotImplementedException("Penguin can't fly");
    }
}

4. 依賴倒置原則（Dependency Inversion Principle, DIP）

  • 解釋：高層模組不應依賴於低層模組，兩者都應該依賴於抽象；抽象不應依賴於細節，細節應依賴於抽象。
  • 應用場景：在設計系統時，應該依賴於介面或者抽象類，而不是具體實現。
  • 程式碼示例：
public interface IShape
{
    double Area();
}

public class Circle : IShape
{
    public double Area()
    {
        // 計算圓形面積
        const double pi = Math.PI;
        return pi * radius * radius;
    }

    private readonly double radius;
    public Circle(double radius) => this.radius = radius;
}

public class ShapeCalculator
{
    public double CalculateArea(IShape shape)
    {
        return shape.Area();
    }
}

5. 介面隔離原則（Interface Segregation Principle, ISP）

  • 解釋：客戶端不應該依賴它不需要的介面；一個類對另一個類的依賴應該建立在最小的介面上。
  • 應用場景：設計介面時，應該儘量細化，避免建立過於寬泛的介面。
  • 程式碼示例
public interface IMediaPlayer
{
    void Play();
    void Stop();
}

public interface IAudioPlayer : IMediaPlayer
{
    void Pause();
}

// 客戶端可以根據需要實現具體的介面
public class MediaClient
{
    public void UseMediaPlayer(IMediaPlayer player)
    {
        player.Play();
        // ... 使用播放器的其他功能
        player.Stop();
    }
}

6. 迪米特法則（Law of Demeter, LoD）

  • 解釋：一個物件應該對其他物件有最少的瞭解，只與它的直接朋友通訊，不與“朋友的朋友”通訊。
  • 應用場景：減少物件之間的耦合，提高模組的獨立性。
  • 程式碼示例：
public class Department
{
    private Employee[] employees;

    public Department(Employee[] employees)
    {
        this.employees = employees;
    }

    public void DoWork()
    {
        foreach (var emp in employees)
        {
            emp.Work();
        }
    }
}

public class Employee
{
    public void Work()
    {
        // 工作邏輯
    }
}

周國慶

20240421

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