软件设计杂谈——开闭原则

如何在老代码上添加新的功能？这是个对程序猿来说最常见不过的问题了，一般有两个思路来应对。

• 直接在老代码上一通魔改，实现新的功能。
• 老的不动，把原来的代码像三明治一样夹起来，在外层实现新功能，实在做不到再改老代码。

开闭原则

这两种思路都很简单粗暴，但第一种想法是不太正确的，第二种是更好的。为什么要保持原代码尽量少改呢？

软件工程中有一个非常重要的原则——开闭原则：对扩展开放，对修改关闭。

开闭原则也是OOP理论中5个原则之一（分别是S O L I D，单一职责原则、开闭原则、里氏替换、接口隔离、依赖反转），是前辈们总结出的软件开发工程化的经验。

简单类比一下：要建一堵白墙，不是应该想方设法把砖头做成白色的，而是应该在砖墙外刷一层腻子粉。不然下次想它变成蓝色的墙，还要把墙砸了换蓝色的砖头，如果用添加封装层的思维，只需要再刷一层蓝色的乳胶漆就可以了。

代码腐化之谜

曾有一篇文章写架构是如何腐化的，其实代码亦然，代码的腐化最终表现为架构的腐化。

上节说的第一种直接魔改老代码的思路，是有很多危害的，比如一通魔改让原来的函数产生了其他副作用的话，很容易引入BUG，修复BUG时又有概率引入新的BUG，而一般修BUG的代码都不会优雅。函数式编程推崇无状态无副作用的纯函数的组合来实现功能，其中一方面的原因在于，不可变（Immutable ）和显式（Explicit）的数据和逻辑更加健壮，即使出现问题也更容易定位。

然而，很多时候第一种方式更省事，短期来看又不会有什么大问题，大部分程序猿都不会多费一些脑子想怎么用第二种思路做，于是日积月累，代码中的坏味道就越发明显，留下的技术债越来越多。“债务”这种东西时间越久威力越大。最终，软件项目变成了传说中没有人愿意维护的shi山。

千里之堤，溃于蚁穴。

减缓代码腐化之道

软件也有生命周期，像人一样会“生老病死”，热力学第二定律告诉我们一切事物都会往熵增的方向发展，只有引入“负熵”才能维持局部系统的持续稳定。而软件系统中可以引入的“负熵”，一方面是重构，持续重构现有的代码实现和整体架构；另一方面，在实现新的需求时，遵循开闭原则避免老代码的加速腐化。

具体来看，在修改代码时第二种符合开闭原则的思路（暂且称之为"夹三明治法"），在实现时有不同的表现形式：

• 修改参数时：利用函数重载或类似的机制，达到无需修改原代码调用方的目的；
• 增强功能时：利用多态性或合适的设计模式来设计编写新的代码，达到基本不用改原有代码的目的。

不少设计模式的目的之一就是为了优雅地隔离出可能变化的地方，防止我们在变化发生时改动原有代码的，比如：代理模式，装饰者模式，职责链模式，策略模式，适配器模式等等都属于这一类。

其中代理模式的变种——AOP，在实际应用中很广泛，本质上也是这种“夹三明治”的思维方式。

如果添加的功能是与老代码关系不大的功能，又不想每个调用的地方都改，比如监控统计方法执行时间，添加数据库事务控制等等。这时“三明治”的外层就可以起个名字叫“面向切面编程（AOP）”了。像Java提供了注解和反射等机制，搭配JDK或Cglib的动态代理能力，可以实现在类似三明治模式的切面编程。而其他的语言，只要函数是"一等公民"，实现AOP是非常轻松的，比如下面这个最简化的JavaScript的例子，可以在不动原有的函数 a() 的情况下，给所有调用 a 的地方无感添加额外的逻辑，但这样用时最好不要在切面中引入影响原函数的副作用。

let a = function () { /* something */ }

const _a = a
a = function () {
  // do other things
  return _a.apply(this, arguments)
}

开闭原则的局限性

在单体系统中，即使一直遵循开闭原则，一直重构现有的实现，也难以保障在越来越复杂的需求、不断扩大的团队中仍然可以减缓代码的腐化。

大型单体软件就像大型动物，维持稳定状态需要的负熵远大于小型动物。康威定律告诉我们，软件的结构与团队组织结构应当是一致的。当团队随着软件的复杂化而扩大时，将大型单体软件拆分成独立的小型子系统，每个小团队维护一个小型子系统，维持每个子系统的稳定所需要的“负熵”相对较小，即使总体上需要的“负熵”更多了，但沟通成本更低，小团队协作起来更加容易。这与上一篇提到的Scale-Cube的Y轴是一个意思，而单体系统的拆分要怎么进行下去，又是一个很庞大的话题，以后再写吧。