面向对象设计之一 封装与共生性

1 封装

       没有经过封装的原始代码规定为0级封装，而面向过程的子程序可以称为一级封装。而类则封装了众多的子程序，集合在一起形成一个高级别的封装，因此类是二级封装。组合类的包，则可以称为三级封装，而构件则可以看作更四级封装。

2 共生性

在两个元素A和B之间，共生性意味着：

1 如果在A中进行了一些变化，那么为了保持全面的正确性，同样需要对B进行改变，或者至少要仔细进行校验。

2 或者为了保持正确性，需要在A和B中同时进行一些变化

2.1 共生的性质

为了实现共生性，两个元素A和B之间不能相互通信

一些共生性的形式具有方向性，例如名称共生性，存在着单向的共生，也存在着双向的共生

一些形式的共生性是没有方向的，如果A和B之间没有显式的引用。如A和B使用的运算过程。

2.2 共生性的种类

类型共生

A:   int i;

B:   i=7

如果A处i声明为char，则B处自然需要变化

名称共生

上例中，如果A处声明变为j，则B处也需要进行变化。在派生类中如果使用了基类的某个名称，如果基类发生变化，则派生类也需要变化。

显式共生

像上面这两个例子，共生是显而易见的，通过阅读程序就可以快速找到。

隐式共生

然而，有时共生性的显现却并不是那么明显，需要花费大量的时间和精力去检测它，除非在显著的位置具有详细的文档说明。下面举一个隐式共生的例子，在古老的汇编语言中，我们经常可以看到的一种位置共生性。由于代码位置而存在的共生性。

A：  jump Y+38

B：  clear R1

…//38字节代码

clear R2

位置共生性

比如A和B的必须以一定顺序、必须相邻，比如形参与实参的对应。

常量共生

当在系统中使用一个常量来定义一个属性时，这个变量和常量便发生了共生

算法共生性

比如hash表中的插入和查找使用了相同的hash算法

上面的大部分共生性都是静态共生性，这些共生性是体现在静态的代码中。而动态共生性，则依赖于运行代码的执行模式或对象的交互模式。下面列出一些动态共生的类型。

执行共生性

执行共生性是位置共生性的动态表现形式。它有几种类型，包括顺序和相邻。

时间约束共生性

实现系统中经常出现，为了完成某个操作，而此操作必须在规定时限内完成。

数值共生性

存在一些约束，在数值之间存在着协变性。比如三角形的三条边的数值。

标识共生性

id共生性，两个指针指向同一个内存，当一个指针修改了内存的内容后，另一个指针指向的内容也发生了变化。

差异共生性

为了保证正确性，A和B必须保持不同，这称之为差异共生性。这种共生非常常，比如同一局部的多个变量不能重名。导入不同命名空间存在的命名冲突等都是共生性的体现。在多重继承下，多个基类中的同名操作也是同样的情况。

2.3 共生性和封装边界

封装是对共生性，特别是差异共生性的一种检验。如果系统没有任务封装，在大量代码中，如果改动一个地方，则你需要检查所有的代码以查看是否有共生性需要解决。一个没有封装单元的系统会存在两个问题：共生性泛滥和混淆真正的共生性。

面向对象方法至少可以驯服在传统模型系统中仅仅处于1级封装的不太好使用的共生性，即基于类的2级封装可以更容易限制共生的存在范围。

为了提高系统的可维护性，共生性提供了三个指导原则：

通过将系统拆分为封装的元素使得整个共生性达到最小化。

将任何超越封装边界的共生性最小化。

在封装边界范围内将共生性最大化

因此任何穿越了封装的边界而发生的共生说明这上封装将不合理，或者违反了面向对象的设计原则。