相信有经验的小伙伴一定听过:对扩展开放,对修改关闭。那么,你知道这句话的真正含义吗?今天我们来聊聊开闭原则到底是怎么实现的。
什么是开闭原则?
开放封闭原则,英文是:Open–closed principle, 简称OCP,是该原则是 Bertrand Meyer 在1988年提出的,最后被 Robert C. Martin收录到 SOLID原则,开闭原则指出:
Software entities should be open for extension, but closed for modification.
软件实体应该对扩展开放,对修改关闭。
如何实现开闭原则?
"对扩展开放,对修改关闭",如何理解呢?我们先看一个案例,如下图,给出了电商领域库存系统库存变更的简易模型图,库存系统接收外部系统库存变更事件,然后对数据库中的库存进行修改。
面对这个业务需求,很多人的代码会写出这样:
public class Stock {
public void updateStock(String event){
if("outOfStock" == event){
// todo 出库事件 库存操作
}else if("warehousing" == event){
// todo 入库事件 库存操作
}
}
}
这时,新的需求来了:WMS仓储系统内部会产生盘点事件(盘盈/盘亏),这些事件会导致变更库存。于是,代码就会发展成下面这样:
public class Stock {
public void updateStock(String event){
if("outOfStock" == event){
// todo 出库事件 库存操作
}else if("warehousing" == event){
// todo 入库事件 库存操作
}else if("panSurplus" == event){
// todo 盘盈事件 库存操作
}else if("loss" == event){
// todo 盘亏事件 库存操作
}
}
}
很显然,上述代码的实现,每来一个需求,就需要修改一次代码,在方法中增加一个 else if分支,因此 Stock类就一直处于变更中,不稳定。
有没有什么好的办法,可以使得这个代码不用被修改,但是又能够灵活的扩展,满足业务需求呢?
这个时候我们就要搬出 java的三大法宝:继承,实现,多态。
我们发现整个业务模型是:事件导致库存变更。所以,能不能把事件抽离出来?把它抽象成一个接口,代码如下:
public interface Event {
void updateStock(String event);
}
每种事件对应一种库存变更,抽象成一个具体的实现类,代码如下:
入库事件
public class WarehousingEvent implements Event {
public void updateStock(String event){
// 业务逻辑
}
}
出库事件
public class OutOfStockEvent implements Event {
public void updateStock(String event){
// 业务逻辑
}
}
xxx事件
public class XXXEvent implements Event {
public void updateStock(String event){
// 业务逻辑
}
}
最后,Stock类中 updateStock()库存变更逻辑就可以抽象成下面这样:
public class Stock {
public void updateStock(String event){
// 根据事件类型获取真实的实现类
Event event = getEventInstance(event);
// 库存变更操作
event.updateStock();
}
}
经过抽象、分离和改造之后,Stock.updateStock()类就稳定下来了,再也不需要每增加一个事件就需要增加一个 else if分支处理,这种抽象带来的好处也是很明显的:每次有新的库存变更事件,只需要增加一个实现类,其他的逻辑都不需要更改,当库存事件无效时只需要把实现类删除即可。
开闭原则是常见方式
在Java编程中,遵循开闭原则的常见方式有:使用抽象类和接口、使用策略模式、使用装饰器模式等。
1.抽象类和接口
抽象类和接口是 Java中实现 开闭原则的基础,通过定义抽象类或接口,程序员可以在不修改已有代码的情况下,通过继承或实现来扩展新功能。因此,我们强烈建议:面向接口编程。
2.策略模式
策略模式是一种行为设计模式,允许在运行时选择算法的实现,策略模式通过定义一系列算法,并将每个算法封装在独立的类中,使得它们可以相互替换。
在上面的示例讲解中,其实使用的就是策略模式,当后期有其他的库存事件时,我们只需要添加扩展类,而无需修改现有的代码。
3.装饰器模式
装饰器模式是一种结构设计模式,允许向一个对象动态添加行为。装饰器模式通过创建一个装饰器类来包装原始类,从而增加新的功能。示例代码:
// 定义一个接口
public interface Coffee {
String getDescription();
double getCost();
}
// 实现接口的具体类
public class SimpleCoffee implements Coffee {
@Override
public String getDescription() {
return "Simple Coffee";
}
@Override
public double getCost() {
return 5.0;
}
}
// 创建装饰器抽象类
public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
protected Coffee decoratedCoffee;
public CoffeeDecorator(Coffee coffee) {
this.decoratedCoffee = coffee;
}
@Override
public String getDescription() {
return decoratedCoffee.getDescription();
}
@Override
public double getCost() {
return decoratedCoffee.getCost();
}
}
// 实现具体的装饰器类
public class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {
public MilkDecorator(Coffee coffee) {
super(coffee);
}
@Override
public String getDescription() {
return decoratedCoffee.getDescription() + ", Milk";
}
@Override
public double getCost() {
return decoratedCoffee.getCost() + 1.5;
}
}
public class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {
public SugarDecorator(Coffee coffee) {
super(coffee);
}
@Override
public String getDescription() {
return decoratedCoffee.getDescription() + ", Sugar";
}
@Override
public double getCost() {
return decoratedCoffee.getCost() + 0.5;
}
}
// 客户端代码
public class CoffeeShop {
public static void main(String[] args) {
Coffee coffee = new SimpleCoffee();
System.out.println(coffee.getDescription() + " $" + coffee.getCost());
coffee = new MilkDecorator(coffee);
System.out.println(coffee.getDescription() + " $" + coffee.getCost());
coffee = new SugarDecorator(coffee);
System.out.println(coffee.getDescription() + " $" + coffee.getCost());
}
}
在这个示例中,Coffee接口定义了获取描述和成本的方法,SimpleCoffee类实现了这个接口。CoffeeDecorator类是一个抽象类,实现了 Coffee接口,并持有一个 Coffee对象。MilkDecorator和SugarDecorator类分别继承了CoffeeDecorator类,并扩展了其功能。如果我们需要增加新的装饰器,只需要继承 CoffeeDecorator类并实现其方法即可,而无需修改现有的代码。
总结
本文通过一个电商中库存实例,演示了开闭原则的整个抽象和实现过程,并给出了开闭原则最常用的 3种实现方式。
开闭原则的核心是对扩展开放,对修改关闭,因此,当业务需求一直需要修改同一段代码时,我们就得多思考代码修改的理由是什么?它们之间是不是有一定的共同性?能不能把这些变更点分离出来,通过扩展来实现而不是修改代码?
其实在业务开发中还有很多类似的场景,比如:电商系统中的会员系统,需要根据用户不同的等级计算不同的费用;机票系统,根据用户不同的等级(普通,白金用户,黄金用户...)提供不同的售票机制;网关系统中,根据不同的粒度(接口,ip,服务,集群)来实现限流;
可能有小伙伴会反驳,业务场景有类似的场景,但是逻辑简单,几个 if-else就搞定了,没有必要去搞这么复杂的设计。
本人建议:功夫在平时,功夫在细节。
很多人总抱怨业务开发技术成长慢,特别是对于初级程序员,但是大部门人的起点都是业务的 CRUD,如果能在业务 CRUD过程中想办法"挖掘"某些 设计模式,通过这种长期的刻意练习,量变产生质变,慢慢就能领会这些经典设计原则的奥妙,终有一天也能写出让人赏心悦目的代码。