Java设计模式七大原则之开闭原则详解

什么是开闭原则

开闭原则是面向对象设计中最基本、最重要的原则之一。它的定义为：一个软件实体，如类、模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭。

开闭原则的作用

开闭原则的作用在于，提高代码的可维护性和可扩展性，降低修改代码时的风险，以应对不断变化的需求。在使用开闭原则的代码中，当需要增加新的功能时，无需修改原有的代码，只需添加新的代码模块即可。

开闭原则的实现方式

具体来说，开闭原则的实现方式有两种：

1. 抽象设计

使用抽象设计的方式，使得代码具有较大的可扩展性，在增加新的功能时，只需增加新的具体实现即可，而不必更改原有的抽象代码结构。

例如，当需要增加一个新的具体产品时，可以创建一个新的ConcreteProduct类，并实现其Product接口。这样就可以在不改变原有代码的情况下，新增一个具体实现了。

interface Product {
    void show();
}

class ConcreteProduct1 implements Product {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("Product1");
    }
}

class ConcreteProduct2 implements Product {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("Product2");
    }
}

//新增功能时无需修改原有代码
class ConcreteProduct3 implements Product {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("Product3");
    }
}

2. 开闭模块

使用开闭模块的方式，使得代码结构中所有的模块间都是相对独立的。在增加新的功能时，只需添加新的模块即可，而不必更改原有模块间的关系。

例如，在一个简单的计算器程序中，可以实现加减乘除四个基本操作的模块，并且它们相互独立。

interface Operation {
    double getResult(double num1, double num2);
}

class AddOperation implements Operation {
    @Override
    public double getResult(double num1, double num2) {
        return num1 + num2;
    }
}

class SubtractOperation implements Operation {
    @Override
    public double getResult(double num1, double num2) {
        return num1 - num2;
    }
}

class MultiplyOperation implements Operation {
    @Override
    public double getResult(double num1, double num2) {
        return num1 * num2;
    }
}

class DivideOperation implements Operation {
    @Override
    public double getResult(double num1, double num2) {
        if (num2 == 0) {
            throw new ArithmeticException("除数不能为0");
        }
        return num1 / num2;
    }
}

在用户需要使用到某个操作时，只需添加其对应的模块即可，如：

class User {
    public static void main(String[] args) {
        Operation operation = new MultiplyOperation();
        double result = operation.getResult(10, 20);
        System.out.println(result);
    }
}

//在新增模块时，不必修改原有模块间的关系
class SquareOperation implements Operation {
    @Override
    public double getResult(double num1, double num2) {
        return Math.pow(num1, num2);
    }
}

总结

在面向对象设计中，开闭原则是一种非常重要的设计模式，它能够提高代码的可维护性和可扩展性，降低修改代码时的风险。在实现开闭原则时，我们可以使用抽象设计或开闭模块的方式。同时，我们可以通过审视现有的代码结构，找到其中可能形成修改风险的一些地方，并加以改进，以达到更好地遵循开闭原则的目的。