1 六大原则欢迎大家关注今日头条号「JAVA前线」查看更多精彩分享文章，主要包括源码分析、实际应用、架构思维、职场分享、产品思考
在设计模式中有六大设计原则：
单一职责原则：一次做一件事
里式替换原则：子类扩展父类
依赖倒置原则：面向接口编程
接口隔离原则：高内聚低耦合
迪米特法则：最少知道原则
开闭原则：关闭修改，开放新增
我认为在这六个原则中开闭原则最为重要，开闭原则是可扩展性的重要基石。
第一个原因是需求变化时应该通过新增而不是修改已有代码实现，这样保证了代码稳定性，避免牵一发而动全身。
第二个原因是可以事先定义代码框架，扩展也是根据框架扩展，体现了用抽象构建框架，用实现扩展细节，保证了稳定性也保证了灵活性。
第三个原因是其它五个原则虽然侧重点各有不同，但是都可以包含于开闭原则。
第四个原因是标准二十三种设计模式最终都是在遵循开闭原则。
既然开闭原则如此重要，我们应该怎么在系统设计时遵循开闭原则呢？
2 数据库维度2.1 设计类型字段我们可以在数据表设计时新增两列：biz_type、biz_sub_type，这两个列即使目前用不上，可以先设置一个默认值。
biz_type可以指业务类型，业务渠道、租户等等，归根结底是用来隔离大业务类型，假设后续业务新增了一个大业务类型，那么可以通过这个字段隔离。
biz_sub_type可以在大业务类型中细分小业务，使得业务更加细化，灵活性更好。
2.2 设计扩展字段我们可以在数据表设计时新增三列：extend1、extend2、extend3，可以先设置为空。扩展字段存储JSON类型信息，存放一些扩展信息、附加信息、松散信息或者是之前未预估到的信息。
之所以设置三个扩展字段是为了增加隔离性，例如extend1存放订单扩展信息，extend2存放商品扩展信息，extend3存放营销扩展信息。
2.3 设计业务二进制字段2.3.1 需求背景我们可以在数据表设计时新增业务二进制字段，这个字段可以很大程度上扩展业务表意能力。假设在系统中用户一共有三种角色：普通用户、管理员、超级管理员，现在需要设计一张用户角色表记录这类信息。不难设计出如下方案：
观察上表不难得出，用户一具有超级管理员角色，用户二具有管理员角色，用户三具有普通用户角色，用户四同时具有三种角色。如果此时新增加一种角色呢？那么新增一个字段即可。
2.3.2 发现问题按照上述一个字段表示一种角色进行表设计功能上是没有问题的，优点是容易理解结构清晰，但是我们想一想有没有什么问题？笔者遇到过如下问题：在复杂业务环境一份数据可能会使用在不同的场景，例如上述数据存储在MySQL数据库，这一份数据还会被用在如下场景：
检索数据需要同步一份到ES
业务方使用此表通过Flink计算业务指标
业务方订阅此表Binlog消息进行业务处理
如果表结构发生变化，数据源之间就要重新进行对接，业务方也要进行代码修改，这样开发成本比较非常高。有没有办法避免此类问题？
2.3.3 解决方案我们可以使用位图法，这样同一个字段可以表示多个业务含义。首先设计如下数据表，userFlag字段暂时不填。
设计位图每一个bit表示一种角色：
使用位图法表示如下数据表：
用户一位图如下其十进制数值等于4：
用户二位图如下其十进制数值等于2：
用户三位图如下其十进制数值等于1：
用户四位图如下其十进制数值等于7：
根据上述分析可以填写数据表第三列：
定义枚举时不要直接定义为1、2、4这类数字，而应该采用位移方式进行定义，这样使用者可以明白设计者的意图。
/**
* 用户角色枚举
*
* @author 微信公众号「JAVA前线」
*
*/
public enum UserRoleEnum {
// 1 -> 00000001
NORMAL(1, "普通用户"),
// 2 -> 00000010
MANAGER(1 << 1, "管理员"),
// 4 -> 00000100
SUPER(1 << 2, "超级管理员")
;
private int code;
private String description;
private UserRoleEnum(Integer code, String description) {
this.code = code;
this.description = description;
}
public String getDescription() {
return description;
}
public int getCode() {
return this.code;
}
}
假设用户已经具有普通用户角色，我们需要为其增加管理员角色，这就是新增角色，与之对应还有删除角色和查询角色，这些操作需要用到为位运算，详见代码注释。
/**
* 用户角色枚举
*
* @author 微信公众号「JAVA前线」
*
*/
public enum UserRoleEnum {
// 1 -> 00000001
NORMAL(1, "普通用户"),
// 2 -> 00000010
MANAGER(1 << 1, "管理员"),
// 4 -> 00000100
SUPER(1 << 2, "超级管理员")
;
// 新增角色 -> 位或操作
// oldRole -> 00000001 -> 普通用户
// addRole -> 00000010 -> 新增管理员
// newRole -> 00000011 -> 普通用户和管理员
public static Integer addRole(Integer oldRole, Integer addRole) {
return oldRole | addRole;
}
// 删除角色 -> 位异或操作
// oldRole -> 00000011 -> 普通用户和管理员
// delRole -> 00000010 -> 删除管理员
// newRole -> 00000001 -> 普通用户
public static Integer removeRole(Integer oldRole, Integer delRole) {
return oldRole ^ delRole;
}
// 是否有某种角色 -> 位与操作
// allRole -> 00000011 -> 普通用户和管理员
// qryRole -> 00000001 -> 是否有管理员角色
// resRole -> 00000001 -> 有普通用户角色
public static Boolean hasRole(Integer allRole, Integer qryRole) {
return qryRole == (role & qryRole);
}
private int code;
private String description;
private UserRoleEnum(Integer code, String description) {
this.code = code;
this.description = description;
}
public String getDescription() {
return description;
}
public int getCode() {
return this.code;
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(addRole(1, 2));
System.out.println(removeRole(3, 1));
System.out.println(hasRole(3, 1));
}
}
假设在运营后台查询界面中，需要查询具有普通用户角色的用户数据，可以使用如下SQL语句：
select * from user_role where (user_flag & 1) = user_flag;
select * from user_role where (user_flag & b'0001') = user_flag;
我们也可以使用MyBatis语句：
<select id="selectByUserRole" resultMap="BaseResultMap" parameterType="java.util.Map">
select * from user_role
where user_flag & #{userFlag} = #{userFlag}
</select>
<select id="selectByUserIdAndRole" resultMap="BaseResultMap" parameterType="java.util.Map">
select * from user_role
where id = #{userId} and user_flag & #{userFlag} = #{userFlag}
</select>3 接口维度3.1 设计类型入参
接口输入参数一定要设计类型入参，可以与数据库biz_type、biz_sub_type相对应，也可以自定义类型最终翻译与数据库类型相对应。
如果一开始不用区分类型，可以先设置为默认值，但是其核心思想是一定要可以通过类型对输入参数进行区分。
public class OrderDTO {
private Integer bizType;
private Integer bizSubType;
private Long amount;
private String goodsId;
}
public Response<String> createOrder(OrderDTO order);3.2 设计松散入参
接口输入参数可以设计Map类型松散参数，松散参数缺点是表意能力弱，优点是灵活性强，可以以较低成本新增参数。
public class OrderDTO {
private Integer bizType;
private Integer bizSubType;
private Long amount;
private String goodsId;
private Map<String, String> params;
}
public Response<String> createOrder(OrderDTO order);3.3 设计接口版本号
对外接口需要设计版本号，对于同一个接口允许外部业务逐渐切到新版本，新老版本接口会共存一段时间，通过版本号区分。
/order/1.0/createOrder
/order/1.1/createOrder3.4 纵横做设计
我们分析一个下单场景：当前有ABC三种订单类型：A订单价格9折，物流最大重量不能超过9公斤，不支持退款。B订单价格8折，物流最大重量不能超过8公斤，支持退款。C订单价格7折，物流最大重量不能超过7公斤，支持退款。按照需求字面含义平铺直叙地写代码也并不难。
public class OrderServiceImpl implements OrderService {
@Resource
private OrderMapper orderMapper;
@Override
public void createOrder(OrderBO orderBO) {
if (null == orderBO) {
throw new RuntimeException("参数异常");
}
if (OrderTypeEnum.isNotValid(orderBO.getType())) {
throw new RuntimeException("参数异常");
}
// A类型订单
if (OrderTypeEnum.A_TYPE.getCode().equals(orderBO.getType())) {
orderBO.setPrice(orderBO.getPrice() * 0.9);
if (orderBO.getWeight() > 9) {
throw new RuntimeException("超过物流最大重量");
}
orderBO.setRefundSupport(Boolean.FALSE);
}
// B类型订单
else if (OrderTypeEnum.B_TYPE.getCode().equals(orderBO.getType())) {
orderBO.setPrice(orderBO.getPrice() * 0.8);
if (orderBO.getWeight() > 8) {
throw new RuntimeException("超过物流最大重量");
}
orderBO.setRefundSupport(Boolean.TRUE);
}
// C类型订单
else if (OrderTypeEnum.C_TYPE.getCode().equals(orderBO.getType())) {
orderBO.setPrice(orderBO.getPrice() * 0.7);
if (orderBO.getWeight() > 7) {
throw new RuntimeException("超过物流最大重量");
}
orderBO.setRefundSupport(Boolean.TRUE);
}
// 保存数据
OrderDO orderDO = new OrderDO();
BeanUtils.copyProperties(orderBO, orderDO);
orderMapper.insert(orderDO);
}
}
上述代码从功能上完全可以实现业务需求，但是程序员不仅要满足功能，还需要思考代码的可维护性。如果新增一种订单类型，或者新增一个订单属性处理逻辑，那么我们就要在上述逻辑中新增代码，如果处理不慎就会影响原有逻辑。
如何改变平铺直叙的思考方式？这就要为问题分析加上纵向和横向两个维度，我选择使用分析矩阵方法，其中纵向表示策略，横向表示场景：
纵向维度表示策略，不同策略在逻辑上和业务上应该是隔离的，本实例包括优惠策略、物流策略和退款策略，策略作为抽象，不同订单类型去扩展这个抽象，策略模式非常适合这种场景。本文详细分析优惠策略，物流策略和退款策略同理。
// 优惠策略
public interface DiscountStrategy {
public void discount(OrderBO orderBO);
}
// A类型优惠策略
@Component
public class TypeADiscountStrategy implements DiscountStrategy {
@Override
public void discount(OrderBO orderBO) {
orderBO.setPrice(orderBO.getPrice() * 0.9);
}
}
// B类型优惠策略
@Component
public class TypeBDiscountStrategy implements DiscountStrategy {
@Override
public void discount(OrderBO orderBO) {
orderBO.setPrice(orderBO.getPrice() * 0.8);
}
}
// C类型优惠策略
@Component
public class TypeCDiscountStrategy implements DiscountStrategy {
@Override
public void discount(OrderBO orderBO) {
orderBO.setPrice(orderBO.getPrice() * 0.7);
}
}
// 优惠策略工厂
@Component
public class DiscountStrategyFactory implements InitializingBean {
private Map<String, DiscountStrategy> strategyMap = new HashMap<>();
@Resource
private TypeADiscountStrategy typeADiscountStrategy;
@Resource
private TypeBDiscountStrategy typeBDiscountStrategy;
@Resource
private TypeCDiscountStrategy typeCDiscountStrategy;
public DiscountStrategy getStrategy(String type) {
return strategyMap.get(type);
}
@Override
public void afterPropertiesSet() throws Exception {
strategyMap.put(OrderTypeEnum.A_TYPE.getCode(), typeADiscountStrategy);
strategyMap.put(OrderTypeEnum.B_TYPE.getCode(), typeBDiscountStrategy);
strategyMap.put(OrderTypeEnum.C_TYPE.getCode(), typeCDiscountStrategy);
}
}
// 优惠策略执行
@Component
public class DiscountStrategyExecutor {
private DiscountStrategyFactory discountStrategyFactory;
public void discount(OrderBO orderBO) {
DiscountStrategy discountStrategy = discountStrategyFactory.getStrategy(orderBO.getType());
if (null == discountStrategy) {
throw new RuntimeException("无优惠策略");
}
discountStrategy.discount(orderBO);
}
}3.4.2 横向做编排
横向维度表示场景，一种订单类型在广义上可以认为是一种业务场景，在场景中将独立的策略进行串联，模板方法设计模式适用于这种场景。
模板方法模式一般使用抽象类定义算法骨架，同时定义一些抽象方法，这些抽象方法延迟到子类实现，这样子类不仅遵守了算法骨架约定，也实现了自己的算法。既保证了规约也兼顾灵活性，这就是用抽象构建框架，用实现扩展细节。
// 创建订单服务
public interface CreateOrderService {
public void createOrder(OrderBO orderBO);
}
// 抽象创建订单流程
public abstract class AbstractCreateOrderFlow {
@Resource
private OrderMapper orderMapper;
public void createOrder(OrderBO orderBO) {
// 参数校验
if (null == orderBO) {
throw new RuntimeException("参数异常");
}
if (OrderTypeEnum.isNotValid(orderBO.getType())) {
throw new RuntimeException("参数异常");
}
// 计算优惠
discount(orderBO);
// 计算重量
weighing(orderBO);
// 退款支持
supportRefund(orderBO);
// 保存数据
OrderDO orderDO = new OrderDO();
BeanUtils.copyProperties(orderBO, orderDO);
orderMapper.insert(orderDO);
}
public abstract void discount(OrderBO orderBO);
public abstract void weighing(OrderBO orderBO);
public abstract void supportRefund(OrderBO orderBO);
}
// 实现创建订单流程
@Service
public class CreateOrderFlow extends AbstractCreateOrderFlow {
@Resource
private DiscountStrategyExecutor discountStrategyExecutor;
@Resource
private ExpressStrategyExecutor expressStrategyExecutor;
@Resource
private RefundStrategyExecutor refundStrategyExecutor;
@Override
public void discount(OrderBO orderBO) {
discountStrategyExecutor.discount(orderBO);
}
@Override
public void weighing(OrderBO orderBO) {
expressStrategyExecutor.weighing(orderBO);
}
@Override
public void supportRefund(OrderBO orderBO) {
refundStrategyExecutor.supportRefund(orderBO);
}
}4 文章总结
本文介绍了设计类型字段、设计扩展字段、设计业务二进制字段、设计类型入参、设计松散入参、设计接口版本号、纵横做设计这七种增加系统可扩展性方法，希望本文对大家有所帮助。
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