SOLID设计原则：开闭原则

发表于 2022-08-27 更新于 2024-07-01 分类于架构阅读次数：本文字数： 4.9k 阅读时长 ≈ 4 分钟

你好，我是猿java。

真实工作中，你是否是这样操作过：一个需求过来，把原来的代码改一遍，再一个需求过来，又把上一个需求的代码改一遍，很多重复的工作还是在日复一日的重复，有什么好的办法改善吗？

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？今天我们就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：

1
2
3

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。

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。

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。

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。

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