面向?qū)ο蟮木幊淘趯?shí)現(xiàn)想法乃至系統(tǒng)的過程中都非常重要，我們不論是使用 TensorFlow 還是 PyTorch 來構(gòu)建模型都或多或少需要使用類和方法。而采用類的方法來構(gòu)建模型會(huì)令代碼非常具有可讀性和條理性，本文介紹了算法實(shí)現(xiàn)中使用類和方法來構(gòu)建模型所需要注意的設(shè)計(jì)原則，它們可以讓我們的機(jī)器學(xué)習(xí)代碼更加美麗迷人。

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大多數(shù)現(xiàn)代編程語言都支持并且鼓勵(lì)面向?qū)ο缶幊?OOP)。即使我們最近似乎看到了一些偏離，因?yàn)槿藗冮_始使用不太受 OOP 影響的編程語言(例如 Go, Rust, Elixir, Elm, Scala)，但是大多數(shù)還是具有面向?qū)ο蟮膶傩?。我們在這里概括出的設(shè)計(jì)原則也適用于非 OOP 編程語言。

為了成功地寫出清晰的、高質(zhì)量的、可維護(hù)并且可擴(kuò)展的代碼，我們需要以 Python 為例了解在過去數(shù)十年里被證明是有效的設(shè)計(jì)原則。

一、對象類型

因?yàn)槲覀円獓@對象來建立代碼，所以區(qū)分它們的不同責(zé)任和變化是有用的。一般來說，面向?qū)ο蟮木幊逃腥N類型的對象。

1. 實(shí)體對象

這類對象通常對應(yīng)著問題空間中的一些現(xiàn)實(shí)實(shí)體。比如我們要建立一個(gè)角色扮演游戲(RPG)，那么簡單的 Hero 類就是一個(gè)實(shí)體對象。

class Hero: 
    def __init__(self, health, mana): 
        self._health = health 
        self._mana = mana 
 
    def attack(self) -> int: 
        """ 
        Returns the attack damage of the Hero 
        """ 
        return 1 
 
    def take_damage(self, damage: int): 
        self._health -= damage 
 
    def is_alive(self): 
        return self._health > 0 

這類對象通常包含關(guān)于它們自身的屬性(例如 health 或 mana)，這些屬性根據(jù)具體的規(guī)則都是可修改的。

2. 控制對象(Control Object)

控制對象(有時(shí)候也稱作管理對象)主要負(fù)責(zé)與其它對象的協(xié)調(diào)，這是一些管理并調(diào)用其它對象的對象。我們上面的 RPG 案例中有一個(gè)很棒的例子，F(xiàn)ight 類控制兩個(gè)英雄，并讓它們對戰(zhàn)。

class Fight: 
    class FightOver(Exception): 
        def __init__(self, winner, *args, **kwargs): 
            self.winner = winner 
            super(*args, **kwargs) 
 
    def __init__(self, hero_a: Hero, hero_b: Hero): 
        self._hero_a = hero_a 
        self._hero_b = hero_b 
        self.fight_ongoing = True 
        self.winner = None 
 
    def fight(self): 
        while self.fight_ongoing: 
            self._run_round() 
        print(f'The fight has ended! Winner is #{self.winner}') 
 
    def _run_round(self): 
        try: 
            self._run_attack(self._hero_a, self._hero_b) 
            self._run_attack(self._hero_b, self._hero_a) 
        except self.FightOver as e: 
            self._finish_round(e.winner) 
 
    def _run_attack(self, attacker: Hero, victim: Hero): 
        damage = attacker.attack() 
        victim.take_damage(damage) 
        if not victim.is_alive(): 
            raise self.FightOver(winner=attacker) 
 
    def _finish_round(self, winner: Hero): 
        self.winner = winner 
        self.fight_ongoing = False 

在這種類中，為對戰(zhàn)封裝編程邏輯可以給我們提供多個(gè)好處：其中之一就是動(dòng)作的可擴(kuò)展性。我們可以很容易地將參與戰(zhàn)斗的英雄傳遞給非玩家角色(NPC)，這樣它們就能利用相同的 API。我們還可以很容易地繼承這個(gè)類，并復(fù)寫一些功能來滿足新的需要。

3. 邊界對象(Boundary Object)

這些是處在系統(tǒng)邊緣的對象。任何一個(gè)從其它系統(tǒng)獲取輸入或者給其它系統(tǒng)產(chǎn)生輸出的對象都可以被歸類為邊界對象，無論那個(gè)系統(tǒng)是用戶，互聯(lián)網(wǎng)或者是數(shù)據(jù)庫。

class UserInput: 
    def __init__(self, input_parser): 
        self.input_parser = input_parser 
 
    def take_command(self): 
        """ 
        Takes the user's input, parses it into a recognizable command and returns it 
        """ 
        command = self._parse_input(self._take_input()) 
        return command 
 
    def _parse_input(self, input): 
        return self.input_parser.parse(input) 
 
    def _take_input(self): 
        raise NotImplementedError() 
 
class UserMouseInput(UserInput): 
    pass 
 
class UserKeyboardInput(UserInput): 
    pass 
 
class UserJoystickInput(UserInput): 
    pass 

這些邊界對象負(fù)責(zé)向系統(tǒng)內(nèi)部或者外部傳遞信息。例如對要接收的用戶指令，我們需要一個(gè)邊界對象來將鍵盤輸入(比如一個(gè)空格鍵)轉(zhuǎn)換為一個(gè)可識(shí)別的域事件(例如角色的跳躍)。

4. Bonus：值對象(Value Object)

價(jià)值對象代表的是域(domain)中的一個(gè)簡單值。它們無法改變，不恒一。

如果將它們結(jié)合在我們的游戲中，Money 類或者 Damage 類就表示這種對象。上述的對象讓我們?nèi)菀椎貐^(qū)分、尋找和調(diào)試相關(guān)功能，然而僅使用基礎(chǔ)的整形數(shù)組或者整數(shù)卻無法實(shí)現(xiàn)這些功能。

class Money: 
    def __init__(self, gold, silver, copper): 
        self.gold = gold 
        self.silver = silver 
        self.copper = copper 
 
    def __eq__(self, other): 
        return self.gold == other.gold and self.silver == other.silver and self.copper == other.copper 
 
    def __gt__(self, other): 
        if self.gold == other.gold and self.silver == other.silver: 
            return self.copper > other.copper 
        if self.gold == other.gold: 
            return self.silver > other.silver 
 
        return self.gold > other.gold 
 
    def __add__(self, other): 
        return Money(gold=self.gold + other.gold, silver=self.silver + other.silver, copper=self.copper + other.copper) 
 
    def __str__(self): 
        return f'Money Object(Gold: {self.gold}; Silver: {self.silver}; Copper: {self.copper})' 
 
    def __repr__(self): 
        return self.__str__() 
 
 
print(Money(1, 1, 1) == Money(1, 1, 1)) 
# => True 
print(Money(1, 1, 1) > Money(1, 2, 1)) 
# => False 
print(Money(1, 1, 0) + Money(1, 1, 1)) 
# => Money Object(Gold: 2; Silver: 2; Copper: 1) 

它們可以歸類為實(shí)體對象的子類別。

二、關(guān)鍵設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)原則是軟件設(shè)計(jì)中的規(guī)則，過去這些年里已經(jīng)證明它們是有價(jià)值的。嚴(yán)格地遵循這些原則有助于軟件達(dá)到一流的質(zhì)量。

1. 抽象(Abstraction)

抽象就是將一個(gè)概念在一定的語境中簡化為原始本質(zhì)的一種思想。它允許我們拆解一個(gè)概念來更好的理解它。

上面的游戲案例闡述了抽象，讓我們來看一下 Fight 類是如何構(gòu)建的。我們以盡可能簡單的方式使用它，即在實(shí)例化的過程中給它兩個(gè)英雄作為參數(shù)，然后調(diào)用 fight() 方法。不多也不少，就這些。

代碼中的抽象過程應(yīng)該遵循最少意外(POLA)的原則，抽象不應(yīng)該用不必要和不相關(guān)的行為/屬性。換句話說，它應(yīng)該是直觀的。

注意，我們的 Hero#take_damage() 函數(shù)不會(huì)做一些異常的事情，例如在還沒死亡的時(shí)候刪除角色。但是如果他的生命值降到零以下，我們可以期望它來殺死我們的角色。

2. 封裝

封裝可以被認(rèn)為是將某些東西放在一個(gè)類以內(nèi)，并限制了它向外部展現(xiàn)的信息。在軟件中，限制對內(nèi)部對象和屬性的訪問有助于保證數(shù)據(jù)的完整性。

將內(nèi)部編程邏輯封裝成黑盒子，我們的類將更容易管理，因?yàn)槲覀冎滥牟糠挚梢员黄渌到y(tǒng)使用，哪些不行。這意味著我們在保留公共部分并且保證不破壞任何東西的同時(shí)能夠重用內(nèi)部邏輯。此外，我們從外部使用封裝功能變得更加簡單，因?yàn)樾枰紤]的事情也更少。

在大多數(shù)編程語言中，封裝都是通過所謂的 Access modifiers(訪問控制修飾符)來完成的(例如 private，protected 等等)。Python 并不是這方面的最佳例子，因?yàn)樗荒茉谶\(yùn)行時(shí)構(gòu)建這種顯式修飾符，但是我們使用約定來解決這個(gè)問題。變量和函數(shù)前面的_前綴就意味著它們是私有的。

舉個(gè)例子，試想將我們的 Fight#_run_attack 方法修改為返回一個(gè)布爾變量，這意味著戰(zhàn)斗結(jié)束而不是發(fā)生了意外。我們將會(huì)知道，我們唯一可能破壞的代碼就是 Fight 類的內(nèi)部，因?yàn)槲覀兪前堰@個(gè)函數(shù)設(shè)置為私有的。

請記住，代碼更多的是被修改而不是重寫。能夠盡可能清晰、較小影響的方式修改代碼對開發(fā)的靈活性很重要。

3. 分解

分解就是把一個(gè)對象分割為多個(gè)更小的獨(dú)立部分，這些獨(dú)立的部分更易于理解、維護(hù)和編程。

試想我們現(xiàn)在希望 Hero 類能結(jié)合更多的 RPG 特征，例如 buffs，資產(chǎn)，裝備，角色屬性。

class Hero: 
    def __init__(self, health, mana): 
        self._health = health 
        self._mana = mana 
        self._strength = 0 
        self._agility = 0 
        self._stamina = 0 
        self.level = 0 
        self._items = {} 
        self._equipment = {} 
        self._item_capacity = 30 
        self.stamina_buff = None 
        self.agility_buff = None 
        self.strength_buff = None 
        self.buff_duration = -1 
 
    def level_up(self): 
        self.level += 1 
        self._stamina += 1 
        self._agility += 1 
        self._strength += 1 
        self._health += 5 
 
    def take_buff(self, stamina_increase, strength_increase, agility_increase): 
        self.stamina_buff = stamina_increase 
        self.agility_buff = agility_increase 
        self.strength_buff = strength_increase 
        self._stamina += stamina_increase 
        self._strength += strength_increase 
        self._agility += agility_increase 
        self.buff_duration = 10  # rounds 
 
    def pass_round(self): 
        if self.buff_duration > 0: 
            self.buff_duration -= 1 
        if self.buff_duration == 0:  # Remove buff 
            self._stamina -= self.stamina_buff 
            self._strength -= self.strength_buff 
            self._agility -= self.agility_buff 
            self._health -= self.stamina_buff * 5 
            self.buff_duration = -1 
            self.stamina_buff = None 
            self.agility_buff = None 
            self.strength_buff = None 
 
    def attack(self) -> int: 
        """ 
        Returns the attack damage of the Hero 
        """ 
        return 1 + (self._agility * 0.2) + (self._strength * 0.2) 
 
    def take_damage(self, damage: int): 
        self._health -= damage 
 
    def is_alive(self): 
        return self._health > 0 
 
    def take_item(self, item: Item): 
        if self._item_capacity == 0: 
            raise Exception('No more free slots') 
        self._items[item.id] = item 
        self._item_capacity -= 1 
 
    def equip_item(self, item: Item): 
        if item.id not in self._items: 
            raise Exception('Item is not present in inventory!') 
        self._equipment[item.slot] = item 
        self._agility += item.agility 
        self._stamina += item.stamina 
        self._strength += item.strength 
        self._health += item.stamina * 5 
# 缺乏分解的案例 

我們可能會(huì)說這份代碼已經(jīng)開始變得相當(dāng)混亂了。

例如，我們的耐力分?jǐn)?shù)為 5 個(gè)生命值，如果將來要修改為 6 個(gè)生命值，我們就要在很多地方修改這個(gè)實(shí)現(xiàn)。

解決方案就是將 Hero 對象分解為多個(gè)更小的對象，每個(gè)小對象可承擔(dān)一些功能。下面展示了一個(gè)邏輯比較清晰的架構(gòu)：

from copy import deepcopy 
 
class AttributeCalculator: 
    @staticmethod 
    def stamina_to_health(self, stamina): 
        return stamina * 6 
 
    @staticmethod 
    def agility_to_damage(self, agility): 
        return agility * 0.2 
 
    @staticmethod 
    def strength_to_damage(self, strength): 
        return strength * 0.2 
 
class HeroInventory: 
    class FullInventoryException(Exception): 
        pass 
 
    def __init__(self, capacity): 
        self._equipment = {} 
        self._item_capacity = capacity 
 
    def store_item(self, item: Item): 
        if self._item_capacity < 0: 
            raise self.FullInventoryException() 
        self._equipment[item.id] = item 
        self._item_capacity -= 1 
 
    def has_item(self, item): 
        return item.id in self._equipment 
 
class HeroAttributes: 
    def __init__(self, health, mana): 
        self.health = health 
        self.mana = mana 
        self.stamina = 0 
        self.strength = 0 
        self.agility = 0 
        self.damage = 1 
 
    def increase(self, stamina=0, agility=0, strength=0): 
        self.stamina += stamina 
        self.health += AttributeCalculator.stamina_to_health(stamina) 
        self.damage += AttributeCalculator.strength_to_damage(strength) + AttributeCalculator.agility_to_damage(agility) 
        self.agility += agility 
        self.strength += strength 
 
    def decrease(self, stamina=0, agility=0, strength=0): 
        self.stamina -= stamina 
        self.health -= AttributeCalculator.stamina_to_health(stamina) 
        self.damage -= AttributeCalculator.strength_to_damage(strength) + AttributeCalculator.agility_to_damage(agility) 
        self.agility -= agility 
        self.strength -= strength 
 
class HeroEquipment: 
    def __init__(self, hero_attributes: HeroAttributes): 
        self.hero_attributes = hero_attributes 
        self._equipment = {} 
 
    def equip_item(self, item): 
        self._equipment[item.slot] = item 
        self.hero_attributes.increase(stamina=item.stamina, strength=item.strength, agility=item.agility) 
 
 
class HeroBuff: 
    class Expired(Exception): 
        pass 
 
    def __init__(self, stamina, strength, agility, round_duration): 
        self.attributes = None 
        self.stamina = stamina 
        self.strength = strength 
        self.agility = agility 
        self.duration = round_duration 
 
    def with_attributes(self, hero_attributes: HeroAttributes): 
        buff = deepcopy(self) 
        buff.attributes = hero_attributes 
        return buff 
 
    def apply(self): 
        if self.attributes is None: 
            raise Exception() 
        self.attributes.increase(stamina=self.stamina, strength=self.strength, agility=self.agility) 
 
    def deapply(self): 
        self.attributes.decrease(stamina=self.stamina, strength=self.strength, agility=self.agility) 
 
    def pass_round(self): 
        self.duration -= 0 
        if self.has_expired(): 
            self.deapply() 
            raise self.Expired() 
 
    def has_expired(self): 
        return self.duration == 0 
 
 
class Hero: 
    def __init__(self, health, mana): 
        self.attributes = HeroAttributes(health, mana) 
        self.level = 0 
        self.inventory = HeroInventory(capacity=30) 
        self.equipment = HeroEquipment(self.attributes) 
        self.buff = None 
 
    def level_up(self): 
        self.level += 1 
        self.attributes.increase(1, 1, 1) 
 
    def attack(self) -> int: 
        """ 
        Returns the attack damage of the Hero 
        """ 
        return self.attributes.damage 
 
    def take_damage(self, damage: int): 
        self.attributes.health -= damage 
 
    def take_buff(self, buff: HeroBuff): 
        self.buff = buff.with_attributes(self.attributes) 
        self.buff.apply() 
 
    def pass_round(self): 
        if self.buff: 
            try: 
                self.buff.pass_round() 
            except HeroBuff.Expired: 
                self.buff = None 
 
    def is_alive(self): 
        return self.attributes.health > 0 
 
    def take_item(self, item: Item): 
        self.inventory.store_item(item) 
 
    def equip_item(self, item: Item): 
        if not self.inventory.has_item(item): 
            raise Exception('Item is not present in inventory!') 
        self.equipment.equip_item(item) 

現(xiàn)在，在將 Hero 對象分解為 HeroAttributes、HeroInventory、HeroEquipment 和 HeroBuff 對象之后，未來新增功能就更加容易、更具有封裝性、具有更好的抽象，這份代碼也就越來越清晰了。

下面是三種分解關(guān)系：

• 關(guān)聯(lián)：在兩個(gè)組成部分之間定義一個(gè)松弛的關(guān)系。兩個(gè)組成部分不互相依賴，但是可以一起工作。例如 Hero 對象和 Zone 對象。
• 聚合：在整體和部分之間定義一個(gè)弱「包含」關(guān)系。這種關(guān)系比較弱，因?yàn)椴糠挚梢栽跊]有整體的時(shí)候存在。例如 HeroInventory(英雄財(cái)產(chǎn))和 Item(條目)。HeroInventory 可以有很多 Items，而且一個(gè) Items 也可以屬于任何 HeroInventory(例如交易條目)。
• 組成：一個(gè)強(qiáng)「包含」關(guān)系，其中整體和部分不能彼此分離。部分不能被共享，因?yàn)檎w要依賴于這些特定的部分。例如 Hero(英雄)和 HeroAttributes(英雄屬性)。

4. 泛化

泛化可能是最重要的設(shè)計(jì)原則，即我們提取共享特征，并將它們結(jié)合到一起的過程。我們都知道函數(shù)和類的繼承，這就是一種泛化。

做一個(gè)比較可能會(huì)將這個(gè)解釋得更加清楚：盡管抽象通過隱藏非必需的細(xì)節(jié)減少了復(fù)雜性，但是泛化通過用一個(gè)單獨(dú)構(gòu)造體來替代多個(gè)執(zhí)行類似功能的實(shí)體。

# Two methods which share common characteristics 
def take_physical_damage(self, physical_damage): 
    print(f'Took {physical_damage} physical damage') 
    self._health -= physical_damage 
 
def take_spell_damage(self, spell_damage): 
    print(f'Took {spell_damage} spell damage') 
    self._health -= spell_damage 
 
# vs. 
 
# One generalized method 
def take_damage(self, damage, is_physical=True): 
    damage_type = 'physical' if is_physical else 'spell' 
    print(f'Took {damage} {damage_type} damage') 
    self._health -= damage 

以上是函數(shù)示例，這種方法缺少泛化性能，而下面展示了具有泛化性能的案例。

class Entity: 
    def __init__(self): 
        raise Exception('Should not be initialized directly!') 
 
    def attack(self) -> int: 
        """ 
        Returns the attack damage of the Hero 
        """ 
        return self.attributes.damage 
 
    def take_damage(self, damage: int): 
        self.attributes.health -= damage 
 
    def is_alive(self): 
        return self.attributes.health > 0 
 
 
class Hero(Entity): 
    pass 
 
class NPC(Entity): 
    pass 

這里，我們通過將它們的共同功能移動(dòng)到基本類中來減少復(fù)雜性，而不是讓 NPC 類和 Hero 類將所有的功能都實(shí)現(xiàn)兩次。

我們可能會(huì)過度使用繼承，因此很多有經(jīng)驗(yàn)的人都建議我們更偏向使用組合(Composition)而不是繼承(https://stackoverflow.com/a/53354)。

繼承常常被沒有經(jīng)驗(yàn)的程序員濫用，這可能是由于繼承是他們首先掌握的 OOP 技術(shù)。

5. 組合

組合就是把多個(gè)對象結(jié)合為一個(gè)更復(fù)雜對象的過程。這種方法會(huì)創(chuàng)建對象的示例，并且使用它們的功能，而不是直接繼承它。

使用組合原則的對象就被稱作組合對象(composite object)。這種組合對象在要比所有組成部分都簡單，這是非常重要的一點(diǎn)。當(dāng)把多個(gè)類結(jié)合成一個(gè)類的時(shí)候，我們希望把抽象的層次提高一些，讓對象更加簡單。

組合對象的 API 必須隱藏它的內(nèi)部模塊，以及內(nèi)部模塊之間的交互。就像一個(gè)機(jī)械時(shí)鐘，它有三個(gè)展示時(shí)間的指針，以及一個(gè)設(shè)置時(shí)間的旋鈕，但是它內(nèi)部包含很多運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立部件。

正如我所說的，組合要優(yōu)于繼承，這意味著我們應(yīng)該努力將共用功能移動(dòng)到一個(gè)獨(dú)立的對象中，然后其它類就使用這個(gè)對象的功能，而不是將它隱藏在所繼承的基本類中。

讓我們闡述一下過度使用繼承功能的一個(gè)可能會(huì)發(fā)生的問題，現(xiàn)在我們僅僅向游戲中增加一個(gè)行動(dòng)：

class Entity: 
    def __init__(self, x, y): 
        self.x = x 
        self.y = y 
        raise Exception('Should not be initialized directly!') 
 
    def attack(self) -> int: 
        """ 
        Returns the attack damage of the Hero 
        """ 
        return self.attributes.damage 
 
    def take_damage(self, damage: int): 
        self.attributes.health -= damage 
 
    def is_alive(self): 
        return self.attributes.health > 0 
 
    def move_left(self): 
        self.x -= 1 
 
    def move_right(self): 
        self.x += 1 
 
 
class Hero(Entity): 
    pass 
 
class NPC(Entity): 
    pass 

好了，如果我們想在游戲中引入坐騎呢?坐騎也應(yīng)該需要左右移動(dòng)，但是它沒有攻擊的能力，甚至沒有生命值。

我們的解決方案可能是簡單地將 move 邏輯移動(dòng)到獨(dú)立的 MoveableEntity 或者 MoveableObject 類中，這種類僅僅含有那項(xiàng)功能。

那么，如果我們想讓坐騎具有生命值，但是無法攻擊，那該怎么辦呢?希望你可以看到類的層次結(jié)構(gòu)是如何變得復(fù)雜的，即使我們的業(yè)務(wù)邏輯還是相當(dāng)簡單。

一個(gè)從某種程度來說比較好的方法是將動(dòng)作邏輯抽象為 Movement 類(或者其他更好的名字)，并且在可能需要的類里面把它實(shí)例化。這將會(huì)很好地封裝函數(shù)，并使其在所有種類的對象中都可以重用，而不僅僅局限于實(shí)體類。

6. 批判性思考

盡管這些設(shè)計(jì)原則是在數(shù)十年經(jīng)驗(yàn)中形成的，但盲目地將這些原則應(yīng)用到代碼之前進(jìn)行批判性思考是很重要的。

任何事情都是過猶不及!有時(shí)候這些原則可以走得很遠(yuǎn)，但是實(shí)際上有時(shí)會(huì)變成一些很難使用的東西。

作為一個(gè)工程師，我們需要根據(jù)獨(dú)特的情境去批判地評價(jià)最好的方法，而不是盲目地遵從并應(yīng)用任意的原則。

三、關(guān)注點(diǎn)的內(nèi)聚、耦合和分離

1. 內(nèi)聚(Cohesion)

內(nèi)聚代表的是模塊內(nèi)部責(zé)任的分明，或者是模塊的復(fù)雜度。

如果我們的類只執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，而沒有其它明確的目標(biāo)，那么這個(gè)類就有著高度內(nèi)聚性。另一方面，如果從某種程度而言它在做的事情并不清楚，或者具有多于一個(gè)的目標(biāo)，那么它的內(nèi)聚性就非常低。

我們希望代碼具有較高的內(nèi)聚性，如果發(fā)現(xiàn)它們有非常多的目標(biāo)，或許我們應(yīng)該將它們分割出來。

2. 耦合

耦合獲取的是連接不同類的復(fù)雜度。我們希望類與其它的類具有盡可能少、盡可能簡單的聯(lián)系，所以我們就可以在未來的事件中交換它們(例如改變網(wǎng)絡(luò)框架)。

在很多編程語言中，這都是通過大量使用接口來實(shí)現(xiàn)的，它們抽象出處理特定邏輯的類，然后表征為一種適配層，每個(gè)類都可以嵌入其中。

3. 分離關(guān)注點(diǎn)

分離關(guān)注點(diǎn)(SoC)是這樣一種思想：軟件系統(tǒng)必須被分割為功能上互不重疊的部分?；蛘哒f關(guān)注點(diǎn)必須分布在不同的地方，其中關(guān)注點(diǎn)表示能夠?yàn)橐粋€(gè)問題提供解決方案。

網(wǎng)頁就是一個(gè)很好的例子，它具有三個(gè)層(信息層、表示層和行為層)，這三個(gè)層被分為三個(gè)不同的地方(分別是 HTML，CSS，以及 JS)。

如果重新回顧一下我們的 RPG 例子，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它在最開始具有很多關(guān)注點(diǎn)(應(yīng)用 buffs 來計(jì)算襲擊傷害、處理資產(chǎn)、裝備條目，以及管理屬性)。我們通過分解將那些關(guān)注點(diǎn)分割成更多的內(nèi)聚類，它們抽象并封裝了它們的細(xì)節(jié)。我們的 Hero 類現(xiàn)在僅僅作為一個(gè)組合對象，它比之前更加簡單。

四、結(jié)語

對小規(guī)模的代碼應(yīng)用這些原則可能看起來很復(fù)雜。但是事實(shí)上，對于未來想要開發(fā)和維護(hù)的任何一個(gè)軟件項(xiàng)目而言，這些規(guī)則都是必須的。在剛開始寫這種代碼會(huì)有些成本，但是從長期來看，它會(huì)回報(bào)以幾倍增長。

這些原則保證我們的系統(tǒng)更加：

• 可擴(kuò)展：高內(nèi)聚使得不用關(guān)心不相關(guān)的功能就可以更容易地實(shí)現(xiàn)新模塊。
• 可維護(hù)：低耦合保證一個(gè)模塊的改變通常不會(huì)影響其它模塊。高內(nèi)聚保證一個(gè)系統(tǒng)需求的改變只需要更改盡可能少的類。
• 可重用：高內(nèi)聚保證一個(gè)模塊的功能是完整的，也是被妥善定義的。低耦合使得模塊盡可能少地依賴系統(tǒng)的其它部分，這使得模塊在其它軟件中的重用變得更加容易。

在本文中，我們首先介紹了一些高級(jí)對象的類別(實(shí)體對象、邊界對象以及控制對象)。然后我們了解了一些構(gòu)建對象時(shí)使用的關(guān)鍵原則，比如抽象、泛化、分解和封裝等。最后，我們引入了兩個(gè)軟件質(zhì)量指標(biāo)(耦合和內(nèi)聚)，然后學(xué)習(xí)了使用這些原則能夠帶來的好處。

我希望這篇文章提供了一些關(guān)于設(shè)計(jì)原則的概覽，如果我們希望自己能夠在這個(gè)領(lǐng)域獲得更多的進(jìn)步，我們還需要了解更多具體的操作。

原文地址：

https://medium.freecodecamp.org/a-short-overview-of-object-oriented-software-design-c7aa0a622c83

【本文是51CTO專欄機(jī)構(gòu)“機(jī)器之心”的原創(chuàng)譯文，微信公眾號(hào)“機(jī)器之心( id: almosthuman2014)”】

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