3 分鐘吃透開閉原則，架構設計築基必知必會

來源：mikechen的網際網路架構

在開發專案時，幾乎都會再三強調開閉原則。

開閉原則是物件導向設計中“可複用設計”的基石，它可以在不破壞現有功能的情況下，去擴充套件原有程式碼。解決了軟體開發中的兩個問題：可擴充套件性、可維護性。

在設計模式的 6 大原則中，如果說開閉原則是精神領袖（抽象類），那麼其它設計原則，則是它的具體形態（具體實現類）。

今天我們深入開閉原則，本文內容包括：

• 什麼是開閉原則

• 開閉原則的 UML 類圖

• 開閉原則的設計背景

• 開閉原則的應用示例

• 兩大方法避免違反開閉原則

• 架構設計：預留擴充套件點思路

大家好，我是 mikechen。

開閉原則是良好架構設計的基石，非常重要。為方便大家系統學習，我已將本文歸納到《阿里架構師進階專題合集》。需要的同學，拉到文末自取。

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   什麼是開閉原則

開閉原則，英文全稱 Open/Closed Principle。

開閉原則是指一個軟體實體（類、函式等），應該 對擴充套件開放、對修改封閉 。

1）對擴充套件開放（open for extension）

是指允許元件模組功能的擴充套件。

當需求發生變化時，可以透過對模組進行擴充套件，來實現新的需求。

2）對修改封閉（closed for modification）

是指對原有程式碼的修改封閉。

當元件模組功能進行擴充套件時，不應該修改原有程式碼。

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  開閉原則的 UML 類圖

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  開閉原則的設計背景

業務需求是動態變化的。如果每次需求變化都要修改程式碼，就會增加程式碼的複雜性、錯誤機率和維護成本。

開閉原則透過實現一個熱插拔的效果，在不破壞現有功能、不透過修改原有程式碼的情況下，採用擴充套件軟體實體的行為來實現需求，讓系統可維護、可擴充套件、可複用。

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  開閉原則的應用示例

抽象化是開閉原則的關鍵。

為了滿足開閉原則，需要對系統進行抽象化設計。

在 Java 中，我們可以為系統定義一個相對穩定的抽象層，再將不同的實現行為移至具體的實現層中完成。

如果需要修改系統，無須對抽象層進行任何改動，只要增加新的具體類，就能實現新的需求，在不修改已有程式碼的基礎上擴充套件系統的功能，滿足了開閉原則的要求。

假設：

我們要實現一個繪製圖表的功能，支援多種圖表顯示方式，例如柱狀圖、餅狀圖...等多種圖表。

系統結構：

在 ChartDisplay 類的 display() 方法中，存在如下程式碼片段：

上面程式碼中，

如果需要增加一個新的圖表類（例如折線圖 LineChart），就需要修改 ChartDisplay 類的 display() 方法的原始碼，增加新的判斷邏輯，違反了開閉原則。

為了滿足開閉原則，現在我們重構系統。

1）增加一個抽象圖表類 AbstractChart，將具體圖表類作為它的子類；

2）ChartDisplay 類針對抽象圖表類進行程式設計，由客戶端來決定使用哪個具體圖表。

重構後，系統結構是這樣的：

我們引入了抽象圖表類 AbstractChart，且 ChartDisplay 針對抽象圖表類進行程式設計，並透過 setChart() 方法由客戶端來設定例項化的具體圖表物件。

在 ChartDisplay 的 display() 方法中，呼叫 chart 物件的 display() 方法顯示圖表。

後續，如果還要增加新的圖表，不需要修改原來的程式碼，只需要將 LineChart 也作為 AbstractChart 的子類，在客戶端向 ChartDisplay 中注入一個 LineChart 物件就行了。

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  修改原有程式碼，違反開閉原則？

那是否只要修改原有程式碼，就會違反開閉原則呢？

違反開閉原則的情況，通常是指頻繁且不必要的修改，這可能會增加bug機率，系統維護困難。

在修復錯誤、效能最佳化或其他合理情況下，修改程式碼本身並不違反開閉原則。

當業務規則改變時，完全不“修改”原有程式碼，這幾乎是不可能的。

例如：

類需要建立、組裝、做一些初始化操作，才能構建成可執行的程式。

這部分程式碼的修改，是不可難免的。

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  如何避免違反開閉原則

一些思路，供大家參考：

1）在架構設計階段，就要去關注系統的可擴充套件性，事先預留擴充套件點。

事先預留設計擴充套件點，可以在未來業務發生改變時，用最少的修改來滿足新的需求。

哪些情況需要預留擴充套件點呢？

需要預留擴充套件點的常見情況：

• 對於相對確定的、可能短期內需要擴充套件的；

  
  

• 對於改動對程式碼結構影響比較大的；

  
  

• 對於可能用到、且實現成本不高的。

當然了，合理預留設計擴充套件點的前提，是需要對業務有足夠了解。

這個部分涉及到的實施細節、要素較多，本文只是提供參考思路，後續我再單獨更文介紹。

2）對於必須的合理修改，讓修改操作儘量更集中、更少、更上層，讓最為核心複雜的邏輯程式碼滿足開閉原則。

總結

  

開閉原則是物件導向設計中“可複用設計”的基石。它可以在不破壞現有功能的情況下，去擴充套件原有程式碼，讓系統可維護、可擴充套件、可複用。

事先合理預留設計擴充套件點，是避免違反開閉原則的關鍵。在架構設計階段，就需要關注系統的可擴充套件性。

開閉原則既是面試高頻、也是必知必會，非常重要。

建議收藏備用，划走就再也找不到了。

以上