Java的十個物件導向設計原則

對於開發者而言，想必大家都知道design pattern的重要性；但這篇不是要講design pattern，我們要來看看物件導向程式設計的基本原則，其中包含了SOLID(Single responsibility, Open-closed, Liskov substitution, Interface segregation 和 Dependency inversion)，這些基本原則可以幫助你寫出更簡潔、易維護、低耦合的系統。

不要自我重覆(DRY：Don't Repeat Yourself)

不要寫出重覆的程式(功能)!若有一部份的程式出現在不同地方，你可以考慮使用抽象化(Abstraction： 將相同的邏輯往parent搬)或委派(Delegation：將相同的任務委派給另一個物件，或另一個method完成)，若有hard-code value重覆出現，則使用public final取代之，藉此可以提升維護性。
這個原則很重要，但要小心不能濫用，這裡的程式並不是指程式碼，而是指功能。假設我們使用同樣的程式來驗證資料A以及資料B，雖然現在A及B有著相同格式，若我們使用委派，將相同的驗證抽成一個共用method，代表我們認為A和B的格式永遠不會變動，一旦未來其中一個格式有變動，改了驗證程式就會造成另一個資料驗證問題(若沒有Unit test特別容易發生)。因此要特別注意，這個原則適用在相同的功能而不是相似的程式。

將變動封裝起來(Encapsulate Changes)

軟體開發中唯一不變的就是”變動”，變動可能來自於需求的改變、使用不同的工具等，要減少變動影響範圍，我們要將可能會變動的程式封裝起來。例如要發動車子，內部有很多零件必需協同和作才能完成，但用戶不需要知道這些細節，他們只需要將鑰匙轉動即可。由於封裝將細節隱藏起來，只提供主要介面供使用者驅動，若內部實作細節有任何異動，用戶端程式可以不用做任何異動。封裝簡單說就是將變數及method儘可能private化，至於要怎麼判斷程式碼是否有做到封裝，依我的經驗，若有段程式從物件A get不同參數值或呼叫A的不同method，很可能這段程式是屬於A的責任，你已經違反了封裝的概念。不要小看封裝，若你的實作散落各地，實作內容變動愈大，你所要修改的類別可能愈多！

開放關閉設計原則(Open Close Design Principle)

有點難理解的原則，又開放又關閉的！其實指的是不同東西，開放指的是類別及方法要能夠擴充(加新功能或不同實作)，關閉指的是關閉修改(refactoring例外)。理想上當你要加入新功能，應該引入新的類別、方法或變數，而不是去修改既有已經完成測試的程式，這可以避免修改造成的regression bug。
但要如何使程式能夠擴充呢？基本上我們可以運用多型(polymorphism)，藉由相同介面(interface或super class)，讓我們可以在擴充行為時不影響client端以及既有的程式。

單一責任原則(Single Responsibility Principle)

責任指的是變動的理由，一個類別應該只有一個變動的理由。例如一個類別負責編輯報表以及列印報表，這個類別就有二個變動的理由；一個是資料的異動，另一個是報表的格式異動。將二個不同責任綁在一起，除了會造成閱讀困難外，也會使其不好維護，畢竟我們不能保證修改其中一個功能時，對另一個功能不會造成任何影響。

相依性注入或反轉原則(Dependency Injection or Inversion Principle)

相信有使用Spring Framework的都對這個原則不漠生，一般我們要使用一個物件可能會直接new 一個instance，但DI告訴我們不要這樣，你應該動態注入相依的物件，這種方式可以帶來下面二種好處：

1. 讓我們在撰寫測試時可以利用mock object，讓我們專注在該測的功能上。
2. 可藉由修改設定檔注入不同實作(Polymorphism)，而不必修改程式。

傾向使用Composition多於繼承(Favor Composition over Inheritance)

使用繼承我們可以將共同的程式碼移至super class，使用composition我們則是將共同的程式碼移至composed class，在不考慮使用繼承是不是好的設計狀況下，二種差別在於彈性：使用繼承我們無法動態變動實作，使用composition，我們可以藉由polymorphism，讓不同實作有相同介面，藉由執行期的相依性注入抽換不同實作，任何時候我們都可以切換不同的實作且不用改程式。

介面分離原則(ISP：Interface Segregation Principle)

這個原則指的是client不應實作一個他不提供的功能介面！會違反這個原則，大多是因為一個介面負責了超過一個功能(違反單一責任原則)，而client只需要其中部份功能。在介面的設計上必須特別小心，因為一旦發佈了後，日後所做的任何修改都會使現有的實作無法運行。

Liskov 替換原則(Liskov Substitution Principle)

這個原則指的是子類別的實作必需可以替代父類別！也就是說父類別的實作必需在子類別也能運作。LSP和單一責任原則以及介面分離原則有很強的關聯，若一個類別負責許多許責任，子類別一旦無法支援所有行為，就會違反LSP。要遵守LSP，則子類別必須是加強父類別的功能，不能減少。舉個教科書常見的錯誤例子來說：父類別Rectangle定義了長及寬變數，以及取得面積的方法，子類別Square繼承了父類別的長及寬變數以及行為，當我們以polymorphism的角度使用Square類別(Rectangle r = new Square())時，使用者認為他必需設定長及寬來計算面積，但當他設定長=10，寬=5並計算面積時，發現回傳是25(因為正方形四邊都一樣)而不是50！因為polymorphism開發時操作的是super class或interface，因此違反了這個原則可能帶來用戶錯誤的預期。

針對介面而非實作(Programming for Interface not implementation)

這個原則其實就是要我們善用polymorphism，定義變數或方法變數或回傳變數時使用介面而非實作可以帶來彈性，當要替換不同實作時，這可以讓你減少異動。

委派原則(Delegation Principle)

不要試著在一個類別中做所有的事，把責任委派給該負責的類別。例如hash code和equals method，要比較二個物件是否相同，我們並不會在client端寫程式去比，而是交由二個物件本身自己去比較，這樣的好處是可以減少重覆的程式碼，讓系統更好維護。

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