浅谈C#设计模式之开放封闭原则

开放封闭原则（Open Closed Principle，OCP）是设计模式中非常重要的一条原则，它强调软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。换句话说，当需求发生变化时，我们应该添加新的代码而不是修改已有的代码。这样能够保证系统的稳定性和可扩展性。

开放封闭原则的核心思想

开放封闭原则的核心思想可归纳为两个方面：

1. 对于扩展是开放的（Open for extension）：当需要添加新功能时，应该尽可能使用增加代码的方式来实现，而不是修改原有的代码。这样做的好处是，添加新功能不会破坏原有的代码，从而保证了系统的稳定性。
2. 对于修改是关闭的（Closed for modification）：当需求变化需要修改代码时，应该尽可能少地去修改已有的代码，而是通过扩展的方式来实现。这样做的好处是，代码修改的范围越小，那么引入新的Bug的风险也就越小。

实现开放封闭原则的方法

实现开放封闭原则的方法有很多，下面列举了三种常用的方法：

1. 利用接口实现扩展。即，定义好接口，对于不同的实现类或者子类，使用不同的具体实现来达到扩展的目的。在这种方法下，新增的代码是实现新接口，而原有的代码需要实现扩展接口。举个例子，我们开发了一个图形界面的软件，现在要支持多种图形界面主题。我们可以定义一个 ITheme 接口，然后实现多个不同的主题，使得软件支持不同的主题。

public interface ITheme
{
    void Show();
}

public class LightTheme : ITheme
{
    public void Show()
    {
        Console.WriteLine("显示浅色主题的窗口");
    }
}

public class DarkTheme : ITheme
{
    public void Show()
    {
        Console.WriteLine("显示深色主题的窗口");
    }
}

1. 利用抽象类实现扩展。虽然抽象类和接口都是用于定义抽象类型的，但是抽象类具有一些接口所不具备的特性。在使用抽象类时，可以将一些公共的逻辑放在抽象类中，而将具体的逻辑放在具体实现中，便于扩展和修改。举个例子，在某个跨平台的游戏中，如果想要加入新的控制模块，使用抽象类便是一种不错的选择。

public abstract class AbstractPlayer
{
    public abstract void Play();
}

public class WindowsPlayer : AbstractPlayer
{
    public override void Play()
    {
        Console.WriteLine("使用Windows平台播放视频");
    }
}

public class LinuxPlayer : AbstractPlayer
{
    public override void Play()
    {
        Console.WriteLine("使用Linux平台播放视频");
    }
}

1. 利用设计模式实现扩展。很多设计模式都是为了实现开放封闭原则而生的，如策略模式、工厂模式、观察者模式等。利用设计模式实现扩展时，可以更加灵活地实现功能的扩展，从而保证系统的稳定和可扩展性。

示例1

我们有一个商店系统，需要根据用户的不同等级实现不同的优惠。开发人员在初始设计中，已经定义了一个 IUser 接口，用于表示不同等级的用户。我们现在需要根据用户等级，给不同的用户打不同的折扣。根据开放封闭原则，我们需要利用扩展的方式来实现这个功能。我们可以定义一个 IDiscount 接口，然后实现多个不同的折扣策略，使得系统可以随着需求更改而扩展。

interface IUser {
    int Level { get; set; }
}

interface IDiscount {
    double Calculate(double price);
}

class NormalUser : IUser {
    public int Level { get => 1; set => throw new NotImplementedException(); }
}

class VIPUser : IUser {
    public int Level { get => 2; set => throw new NotImplementedException(); }
}

class SuperVIPUser : IUser {
    public int Level { get => 3; set => throw new NotImplementedException(); }
}

class NormalDiscount : IDiscount {
    public double Calculate(double price)
    {
        return price;
    }
}

class VIPDiscount : IDiscount {
    public double Calculate(double price)
    {
        return price * 0.9;
    }
}

class SuperVIPDiscount : IDiscount {
    public double Calculate(double price)
    {
        return price * 0.8;
    }
}

示例2

我们有一个播放器系统，需要实现添加新的播放方式。开发人员在初始设计中，已经定义了 MediaPlayer 类，用于实现将不同的文件类型转换成已知的音视频格式，然后进行播放。在这个情况下，我们可以使用工厂模式来实现扩展。我们可以定义一个 IMediaPlayer 接口，然后实现多个不同的播放策略，使得系统可以随着需求更改而扩展。

interface IMediaPlayer {
    void Play(string fileName);
}

class VLCPlayer : IMediaPlayer {
    public void Play(string fileName)
    {
        Console.WriteLine($"使用 VLC 播放器播放视频 {fileName}");
    }
}

class WindowsPlayer : IMediaPlayer {
    public void Play(string fileName)
    {
        Console.WriteLine($"使用 Windows 播放器播放视频 {fileName}");
    }
}

class MediaPlayer {
    public void Play(string fileName, bool useVlc) {
        if (useVlc) {
            new VLCPlayer().Play(fileName);
        } else {
            new WindowsPlayer().Play(fileName);
        }
    }
}

结语

开放封闭原则是设计模式中非常重要的一条原则，它能够帮助我们更好地设计软件系统，实现代码的可维护性和可扩展性。可以结合各种设计模式灵活使用，来使代码更加优雅和简洁。