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设计模式-开闭原则（Open/Closed Principle, OCP）

news 来源：原创 2025/6/17 10:42:06

开闭原则（Open/Closed Principle, OCP）

核心思想：软件实体（类、模块、函数等）应对扩展开放，对修改关闭。
目标：通过抽象化和多态性设计，使系统在不修改已有代码的前提下，通过扩展实现新功能，提升可维护性和稳定性。

原理详解

扩展开放：通过抽象化（接口、抽象类）定义功能契约，允许继承、接口实现或组合等方式，允许新增功能。
修改关闭：已有代码（尤其是核心逻辑）应保持稳定，避免因需求变化而频繁修改。
实现手段：
- 抽象与多态：定义接口或抽象类，隔离变化点，子类通过重写方法实现不同行为。
- 依赖注入：将具体实现通过参数传递，而非硬编码在类内部。
- 设计模式：结合策略模式、工厂模式等实现动态扩展。

应用案例

案例1：图形绘制系统

需求背景

系统需支持绘制多种形状（如圆形、矩形），未来可能新增三角形。

错误设计（违反OCP）

class ShapeDrawer {public void draw(String shapeType) {if (shapeType.equals("Circle")) {drawCircle();} else if (shapeType.equals("Rectangle")) {drawRectangle();}// 新增形状需修改此方法}private void drawCircle() { /* 绘制圆形 */ }private void drawRectangle() { /* 绘制矩形 */ }
}

问题：

每新增一种形状，需修改 draw 方法，违反开闭原则。
条件判断导致代码臃肿，维护成本高。

正确设计（遵循OCP）

// 定义抽象接口
interface Shape {void draw();
}// 具体形状实现接口
class Circle implements Shape {@Overridepublic void draw() { /* 绘制圆形 */ }
}class Rectangle implements Shape {@Overridepublic void draw() { /* 绘制矩形 */ }
}// 新增三角形无需修改已有代码
class Triangle implements Shape {@Overridepublic void draw() { /* 绘制三角形 */ }
}// 客户端代码
class ShapeDrawer {public void drawAll(List<Shape> shapes) {for (Shape shape : shapes) {shape.draw(); // 多态调用}}
}

优势：

新增形状只需添加新类，无需修改 ShapeDrawer。
消除条件判断，代码简洁且易扩展。

案例2：支付系统

需求背景

系统需支持多种支付方式（信用卡、支付宝），未来可能接入微信支付。

错误设计（违反OCP）

class PaymentProcessor {public void process(String paymentType, double amount) {if (paymentType.equals("CreditCard")) {processCreditCard(amount);} else if (paymentType.equals("Alipay")) {processAlipay(amount);}// 新增支付方式需修改此方法}private void processCreditCard(double amount) { /* 信用卡支付逻辑 */ }private void processAlipay(double amount) { /* 支付宝支付逻辑 */ }
}

问题：

每新增一种支付方式，需修改 process 方法，引入风险。
支付逻辑与业务代码耦合，难以复用。

正确设计（遵循OCP）

// 定义支付接口
interface Payment {void pay(double amount);
}// 具体支付方式实现接口
class CreditCardPayment implements Payment {@Overridepublic void pay(double amount) { /* 信用卡支付逻辑 */ }
}class AlipayPayment implements Payment {@Overridepublic void pay(double amount) { /* 支付宝支付逻辑 */ }
}// 新增微信支付无需修改已有代码
class WeChatPayment implements Payment {@Overridepublic void pay(double amount) { /* 微信支付逻辑 */ }
}// 客户端代码（结合工厂模式）
class PaymentFactory {public static Payment createPayment(String type) {switch (type) {case "CreditCard": return new CreditCardPayment();case "Alipay": return new AlipayPayment();case "WeChat": return new WeChatPayment();default: throw new IllegalArgumentException("Unsupported payment type");}}
}class PaymentProcessor {public void process(String paymentType, double amount) {Payment payment = PaymentFactory.createPayment(paymentType);payment.pay(amount);}
}

优化点：

依赖注入：通过配置文件或注解动态注册支付方式，避免修改工厂类。
策略模式：将支付逻辑封装为独立策略，客户端按需选择。

OCP 实践指南

识别变化点：提前预判可能扩展的功能点（如支付方式、图形类型）。
抽象隔离变化：通过接口或抽象类定义稳定契约，隐藏实现细节。
避免条件分支：用多态替代 if-else 或 switch-case 逻辑。
依赖倒置：高层模块依赖抽象，而非具体实现。

开闭原则的实践意义

降低维护成本：核心模块稳定，减少回归测试风险。
提升扩展性：通过新增代码（而非修改）应对需求变化。
增强可测试性：依赖抽象接口，便于 Mock 测试。

常见误区与解决方案

误区	后果	解决方案
过度抽象导致接口臃肿	系统复杂度增加	按单一职责原则拆分接口
硬编码具体实现类	难以扩展新功能	使用工厂模式或依赖注入框架（如 Spring）
频繁修改核心类	引入意外错误	通过策略模式、装饰器模式隔离变化点