开放封闭原则，Open–closed principle，OCP

12 February 2023

天地与我并生，而万物与我为一。既已为一矣，且得有言乎？既已谓之一矣，且得无言乎？一与言为二，二与一为三。自此以往，巧历不能得，而况其凡乎！故自无适有，以至于三，而况自有适有乎！无适焉，因是已！

《庄子·齐物论》

软件工程领域，有一个概念叫 SOLID。SOLID 是五个面向对象设计原则的首字母缩写。最早由 Robert C. Martin 在其 2000 年的论文《Design Principles and Design Patterns》中提出的。

其中，O 原则指的是 Open–closed principle，开放封闭原则，简称 OCP。

OCP 是这么表述的：“Software entities … should be open for extension, but closed for modification.” 软件实体应该开放于扩展，但封闭于修改。

正如 Ivar Jacobson 所说的：“All systems change during their life cycles. This must be borne in mind when developing systems expected to last longer than the first version.” （在其生存周期中，任何系统都会改变。只要系统还有后续版本，就要在开发过程中，清醒的意识到，系统后续一定会改变）。所以，设计系统的时候要遵循 OCP 原则。这意味着一个软件实体是允许在不改变它的源代码的前提下扩展它的行为。该原则在生产环境中是特别有价值的，在这种环境中，改变源代码需要代码审查，单元测试等用以确保产品使用质量的过程。遵循这种原则的代码在扩展时本身并不发生改变，因此无需上述的过程。只需对扩展部分进行质量保障即可。

符合 OCP 原则的模块遵循两个属性：

扩展模块是开放的

就是说，模块的行为是可以扩展的。根据新的需求，我们可以扩展模块，调整它的行为。
修改模块是封闭的

模块本身的代码是封闭的。不允许修改模块的代码来改变它的行为。

一般认为，要修改一个模块的行为，就应该修改模块的代码，如果模块的代码不允许修改，那怎么调整它的行为？

这里的关键技术就是抽象。

在面向对象语言中，我们可以创建一个抽象类。这个抽象类本身的行为接口是确定的，但是它的继承类，可以扩展它的功能。而使用这个抽象类的模块，只是依赖与抽象类的接口，所以这个修改这个模块是封闭的。但是可以通过扩展抽象类，调整模块的行为。

Figure 1: 封闭的客户端

比如图 1，描述的设计就没有遵循开放封闭原则。Client 和 Server 类都是具体类，我们不能确保 Server 类的成员函数都是虚函数。如果 Client 要改用别的 Server 对象，我们就要 Client 的代码，以适配新的 Server 类。

Figure 2: 开放的客户端

图 2 描述的设计就符合开放封闭原则。我们添加了一个 AbstractServer 抽象类。抽象类的成员函数都是纯虚函数。Client 调用抽象接口。至于具体实现，则由 AbstractServer 的继承类 Server 完成。如果 Client 要用不同的 Server 实现，只要从 AbstractServer 派生一个新的类，给 Client 用就可以了。Client 本身的代码逻辑就不需要修改了。如图 3 所示。

Figure 3: 开放的客户端的扩展

那么，对于函数式编程（Functional Programming, FP）来说，OCP 意味着对于函数组合开放，对于函数修改封闭。比如以下例子，我们定义了一个函数求成员的比例：

(defn calc-percent [v]
  (let [total (reduce + v)]
    (map #(* 100.0 (/ % (count v))) v)))
(calc-percent [1 2 3 4 5 6 7 8 9])

(11.11111111111111 22.22222222222222 33.33333333333333 44.44444444444444 55.55555555555556 66.66666666666667 77.77777777777779 88.8888888888889 100.0)

我们可以通过函数的组合扩展功能，比如说，把刚才的结果转换成百分比格式的字符串：

(defn calc-percent [v]
  (let [total (reduce + v)]
    (map #(* 100.0 (/ % (count v))) v)))

(defn format-percent [vv]
  (map #(format "%.2f%%" %) vv))
(format-percent (calc-percent [1 2 3 4 5 6 7 8 9]))

(11.11% 22.22% 33.33% 44.44% 55.56% 66.67% 77.78% 88.89% 100.00%)

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