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软件工程与计算总结（十三）详细设计中的模块化与信息隐藏

之前的博客中，模块需要隐藏的决策主要由“职责的实现”and“实现的变更”两类，在面向对象方法中，需要做到的就是：

• 封装类的职责，隐藏职责的实现
• 预计将会发生的变更，抽象它的接口，隐藏它的内部机制

目录

一.封装类的职责

1.类的职责

2.封装——分离接口与实现

3.封装实现细节

二.为变更而设计

1.封装变更

2.多态

3.依赖倒置原则

4.总结

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一.封装类的职责

1.类的职责

职责是指类或者对象维护一定的状态信息，并基于状态履行行为职能的能力，类与对象的职责是来源于需求的，否则就不会产生对系统的共线，就没有存在的必要~

按照信息隐藏的思想，一个模块应该通过稳定的接口对外表现其所承载的需求，而隐藏它对需求的内部实现细节。那么类就应该通过接口对外表现它直接和间接承载的需求，而隐藏类内部的构造原理，这恰恰是“封装”想要达到的~

2.封装——分离接口与实现

封装通常由两方面的含义：

• 将数据和行为同时包含在类中：不仅仅是简单地将成员变量声明代码与方法代码拼接到一个类中了事，而是需要集中数据与行为，数据与行为需要相互支撑、紧密联系
• 分离对外接口与内部实现：接口描述了类的职责，需要对外公布。供外界调用，以帮助系统满足最终需求；实现是类的内部实现机制，不需要对外公开，外界也不应该知道他的具体细节~

在面向对象方法中，接口通常描述以下几个内容：

• 对象之间交互的消息（方法名）
• 消息中的参数
• 消息返回结果的类型
• 与状态无关的不变量
• 需要处理的异常

 插播一条关于接口的定义：接口是一种规范，用于定义软件系统中各个组件之间的通信方式和数据交换格式。它定义了一组方法、属性和参数，以及它们之间的关系和约束条件，使得不同的组件可以相互协作，实现特定的功能。

3.封装实现细节

对封装的简单理解是隐藏类的属性和数据信息，但这是远远不够的，封装需要隐藏接口之外所有的实现细节：

• 封装数据和行为：封装要保护数据和行为，成员方法和成员变量都设置了不同的可见性
• 封装内部结构：实现中使用的复杂数据结构是需要重点封装的，因为程序设计语言目前在程序调用时还无法做到对复杂数据结构进行值传递，而他们使用的引用传递是破坏封装的
• 封装其他对象的引用：有时，一个对象所持有的其他对象的引用也是需要隐藏起来的。
• 封装类型信息：在多种子类型因为具备一些共性而被视作一种类型就加以使用时，应该隐藏其具体子类型的类别
• 封装潜在变更：信息隐藏需要隐藏变更

二.为变更而设计

1.封装变更（开闭原则）

变更是软件开发面临的最大挑战，也是软件维护成本远高于软件开发成本的主要原因，因此如何在开发阶段就为将来可能得变更进行预啊合计以减少维护成本就成为设计师必须考虑的问题~

开闭原则：

• 好的设计应该对扩展开放
• 好的设计应该对修改关闭

简单来说，开闭原则是指，在发生变更时，好的世界只需要添加新的代码而不需要修改原有的代码，就能实现变更~

2.多态

• 语义：多态指的是不同类型的值能够通过统一的接口来操纵，表现为不论实际类型为何，直接调用该统一接口，这样系统就可以根据实际类型的不同表现出不同行为~
• 实现：存在如下分类

（不同语言中的实现有所不同，例如C++使用模版机制、java则使用泛化机制）

3.依赖倒置原则（DIP）

• 抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象，因为抽象是稳定的，细节是不稳定的
• 高层模块不应该依赖于低层模块，而是双方都依赖于抽象，因为抽象是稳定，而高层模块和低层模块都可能是不稳定的

4.总结

按照信息隐藏思想，类要封装潜在的变更，但是实践经验表面，仅仅封装变更是不够的，还需要使用多态或者DIP的方法实现符合OCP的变更，以减少变更带来的幅面影响~

如果在软件开发时未能预计到变更的发生，那么在维护阶段遇到变更时可以使用多态手段，保证OCP满足~