在完整的需求开发中，代码的落地实际上是最后一步了，也就是我们所谓的面向对象编程（OOP），实际上拿到需求后最好先进行分析和设计，这部分工作基本都被我省略了或者只是在纸上或者wiki上简单画一画，分析和设计并没有按照规范落到实处。而面向对象分析和设计最终的产出是类的设计，包括程序被拆解为哪些类，每个类有哪些属性方法，类与类之间如何交互等等。它们比其他的分析和设计更加具体、更加落地、更加贴近编码，更能够顺利地过渡到面向对象编程环节。

我们以一个实际的接口鉴权的例子来进行面向对象开发：为了保证接口调用的安全性，我们希望设计实现一个接口调用鉴权功能，只有经过认证之后的系统才能调用我们的接口，没有认证过的系统调用我们的接口会被拒绝。

面向对象分析

当然接口鉴权的需求并不明确，同样的实际场景下我们接到的大多数需求都不是百分百明确的，不管是需求分析还是面向对象分析，我们首先要做的都是将笼统的需求细化到足够清晰、可执行。我们需要通过沟通、挖掘、分析、假设、梳理，搞清楚具体的需求有哪些，哪些是现在要做的，哪些是未来可能要做的，哪些是不用考虑做的。那么如何做面向对象分析呢？实际上，这跟做算法题类似，先从最简单的方案想起，然后再优化

1. 第一轮基础分析

首先我们能想到最简单的解决方案就是，通过用户名加密码来做认证。

给每个允许访问我们服务的调用方，派发一个应用名（或者叫应用 ID、AppID）和一个对应的密码（或者叫秘钥）。
调用方每次进行接口请求的时候，都携带自己的 AppID 和密码。微服务在接收到接口调用请求之后，会解析出 AppID 和密码，跟存储在微服务端的 AppID 和密码进行比对。如果一致，说明认证成功，则允许接口调用请求；否则，就拒绝接口调用请求。

不过，这样的验证方式，每次都要明文传输密码。密码很容易被截获，是不安全的，即使对密码加密，照样可以被未认证系统（或者说黑客）截获，未认证系统可以携带这个加密之后的密码以及对应的 AppID，伪装成已认证系统来访问我们的接口。这就是典型的重放攻击（把以前窃听到的数据原封不动地重新发送给接收方）。

2. 第二轮分析优化

借助 OAuth 的验证思路来解决。调用方将请求接口的 URL 、 AppID、密码、时间戳拼接在一起，然后进行加密，生成一个 token，由于引入的时间戳为随机变量，所以每次接口请求生成的 token 都不一样。

虽然这样还不是绝对安全。未认证系统还是可以在这一分钟的 token 失效窗口内，通过截获请求、重放请求，来调用我们的接口！不过，攻与防之间，本来就没有绝对的安全。我们能做的就是，尽量提高攻击的成本。这个方案虽然还有漏洞，但是实现起来足够简单，而且不会过度影响接口本身的性能（比如响应时间）。所以，权衡安全性、开发成本、对系统性能的影响，这个方案算是比较折中、比较合理的了

3. 第三轮分析优化

接口鉴权逻辑就是如上分析，还有一个细节需要考虑就是，如何在微服务端存储每个授权调用方的 AppID 和密码。针对 AppID 和密码的存储，我们最好能灵活地支持各种不同的存储方式，比如 ZooKeeper、本地配置文件、自研配置中心、MySQL、Redis 等。我们不一定针对每种存储方式都去做代码实现，但起码要留有扩展点，保证系统有足够的灵活性和扩展性，能够在我们切换存储方式的时候，尽可能地减少代码的改动【基于接口(抽象)而非实现编程】

4. 最终确定需求

AppID 和密码的存储默认使用数据库，但要留有扩展点，整体的业务流程：

调用方进行接口请求的时候，将 URL、AppID、密码、时间戳拼接在一起，通过加密算法生成 token，并且将 token、AppID、时间戳拼接在 URL 中，一并发送到微服务端。
微服务端在接收到调用方的接口请求之后，从请求中拆解出 token、AppID、时间戳。
微服务端首先检查传递过来的时间戳跟当前时间，是否在 token 失效时间窗口内。如果已经超过失效时间，那就算接口调用鉴权失败，拒绝接口调用请求。
如果 token 验证没有过期失效，微服务端再从自己的存储中，取出 AppID 对应的密码，通过同样的 token 生成算法，生成另外一个 token，与调用方传递过来的 token 进行匹配；如果一致，则鉴权成功，允许接口调用，否则就拒绝接口调用。

这就是我们需求分析的整个思考过程，从最粗糙、最模糊的需求开始，通过“提出问题 - 解决问题”的方式，循序渐进地进行优化，最后得到一个足够清晰、可落地的需求描述

面向对象设计

面向对象分析的产出是详细的需求描述，那面向对象设计的产出就是类。在面向对象设计环节，我们将需求描述转化为具体的类的设计

1. 划分职责进而识别出有哪些类

根据需求描述，把其中涉及的功能点，一个一个罗列出来，然后再去看哪些功能点职责相近，操作同样的属性，是否应该归为同一个类，我们将上述的分析得出的详细需求描述进行拆解：

把 URL、AppID、密码、时间戳拼接为一个字符串，对字符串通过加密算法加密生成 token
将 token、AppID、时间戳拼接到 URL 中，形成新的 URL
解析 URL，得到 token、AppID、时间戳等信息
从存储中取出 AppID 和对应的密码
根据时间戳判断 token 是否过期失效
验证两个 token 是否匹配

从上面的功能列表中，我们发现，1、5、6 都是跟 token 有关，负责 token 的生成、验证；2、3 都是在处理 URL，负责 URL 的拼接、解析；4是操作 AppID 和密码，负责从存储中读取 AppID 和密码。所以，我们可以粗略地得到三个核心的类：AuthToken、Url、CredentialStorage。AuthToken 负责实现 1、5、6 这四个操作；Url 负责 2、3 两个操作；CredentialStorage 负责 5 这个操作

2. 定义类及其属性和方法

我们依据功能点的描述分别对各个类进行设计

1 AuthToken类

AuthToken 负责实现 1、5、6这三个操作，我们可以简单设计下：

从上面的类图中，我们可以发现这样三个小细节。

第一个细节：并不是所有出现的名词都被定义为类的属性，比如 URL、AppID、密码、时间戳这几个名词，我们把它作为了方法的参数。
第二个细节：我们还需要挖掘一些没有出现在功能点描述中属性，比如 createTime，expireTimeInterval，它们用在 isExpired() 函数中，用来判定 token 是否过期。
第三个细节：我们还给 AuthToken 类添加了一个功能点描述中没有提到的方法 getToken()，这是服务端用来获取token的方法

第一个细节告诉我们，从业务模型上来说，不应该属于这个类的属性和方法，不应该被放到这个类里。第二和第三个细节告诉我们，在设计类具有哪些属性和方法的时候，不能单纯地依赖当下的需求，还要分析这个类从业务模型上来讲，理应具有哪些属性和方法。这样可以一方面保证类定义的完整性，另一方面不仅为当下的需求还为未来的需求做些准备。

2 Url类

虽然需求描述中，我们都是以 URL 来代指接口请求，但是，接口请求并不一定是以 URL 的形式来表达，还有可能是 Dubbo、RPC 等其他形式。为了让这个类更加通用，命名更加贴切，我们接下来把它命名为 ApiRequest

拼接URL是客户端要做的事，这里就不体现了

3 CredentialStorage 类

CredentialStorage 类非常简单，类图如下所示。为了做到抽象封装具体的存储方式，我们将 CredentialStorage 设计成了接口，基于接口而非具体的实现编程

3. 定义类与类之间的交互关系

UML 统一建模语言中定义了六种类之间的关系。它们分别是：泛化、实现、关联、聚合、组合、依赖。关系比较多，而且有些还比较相近，比如聚合和组合

泛化（Generalization）可以简单理解为继承关系。具体到 Java 代码就是下面这样：

public class A { ... }
public class B extends A { ... }

实现（Realization）一般是指接口和实现类之间的关系。具体到 Java 代码就是下面这样：

public interface A {...}
public class B implements A { ... }

聚合（Aggregation）是一种包含关系，A 类对象包含 B 类对象，B 类对象的生命周期可以不依赖 A 类对象的生命周期，B类对象是方法的参数，传递进来的，也就是说可以单独销毁 A 类对象而不影响 B 对象，比如课程与学生之间的关系。具体到 Java 代码就是下面这样：

public class A {
  private B b;
  public A(B b) {
    this.b = b;
  }
}

组合（Composition）也是一种包含关系。A 类对象包含 B 类对象，B 类对象的生命周期依赖 A 类对象的生命周期，B 类对象不可单独存在，B类对象是A类中创建出来的，比如鸟与翅膀之间的关系。具体到 Java 代码就是下面这样：

public class A {
  private B b;
  public A() {
    this.b = new B();
  }
}

关联（Association）是一种非常弱的关系，包含聚合、组合两种关系。具体到代码层面，如果 B 类对象是 A 类的成员变量，那 B 类和 A 类就是关联关系。具体到 Java 代码就是下面这样：

public class A {
  private B b;
  public A(B b) {
    this.b = b;
  }
}
或者
public class A {
  private B b;
  public A() {
    this.b = new B();
  }
}

依赖（Dependency）是一种比关联关系更加弱的关系，包含关联关系。不管是 B 类对象是 A 类对象的成员变量，还是 A 类的方法使用 B 类对象作为参数或者返回值、局部变量，只要 B 类对象和 A 类对象有任何使用关系，我们都称它们有依赖关系。具体到 Java 代码就是下面这样：

public class A {
  private B b;
  public A(B b) {
    this.b = b;
  }
}
或者
public class A {
  private B b;
  public A() {
    this.b = new B();
  }
}
或者
public class A {
  public void func(B b) { ... }
}

我从更加贴近编程的角度，对类与类之间的关系做了调整，只保留了四个关系：泛化、实现、组合、依赖，其中，泛化、实现、依赖的定义不变，组合关系替代 UML 中组合、聚合、关联三个概念，也就相当于重新命名关联关系为组合关系，并且不再区分 UML 中的组合和聚合两个概念。之所以这样重新命名，是为了跟我们前面讲的“多用组合少用继承”设计原则中的“组合”统一含义。只要 B 类对象是 A 类对象的成员变量，那我们就称，A 类跟 B 类是组合关系

再回过头来看几个核心类的关系，这几个关系在组装部分体现

4. 将类组装起来并提供执行入口

接口鉴权并不是一个独立运行的系统，而是一个集成在系统上运行的组件，所以，我们封装所有的实现细节，设计了一个最顶层的 ApiAuthenticator 接口类，暴露一组给外部调用者使用的 API 接口，作为触发执行鉴权逻辑的入口

共用到了三种关系，实现、组合和依赖

面向对象编程

面向对象设计完成之后，我们已经定义清晰了类、属性、方法、类之间的交互，并且将所有的类组装起来，提供了统一的执行入口。接下来，面向对象编程的工作，就是将这些设计思路翻译成代码实现

public interface ApiAuthenticator {
  void auth(String url);
  void auth(ApiRequest apiRequest);
}
public class DefaultApiAuthenticatorImpl implements ApiAuthenticator {
  private CredentialStorage credentialStorage;
  public DefaultApiAuthenticatorImpl() {
    this.credentialStorage = new MysqlCredentialStorage();
  }
  public DefaultApiAuthenticatorImpl(CredentialStorage credentialStorage) {
    this.credentialStorage = credentialStorage;
  }
  @Override
  public void auth(String url) {
    ApiRequest apiRequest = ApiRequest.buildFromUrl(url);
    auth(apiRequest);
  }
  @Override
  public void auth(ApiRequest apiRequest) {
    String appId = apiRequest.getAppId();
    String token = apiRequest.getToken();
    long timestamp = apiRequest.getTimestamp();
    String originalUrl = apiRequest.getOriginalUrl();
    AuthToken clientAuthToken = new AuthToken(token, timestamp);
    if (clientAuthToken.isExpired()) {
      throw new RuntimeException("Token is expired.");
    }
    String password = credentialStorage.getPasswordByAppId(appId);
    AuthToken serverAuthToken = AuthToken.generate(originalUrl, appId, password, timestamp);
    if (!serverAuthToken.match(clientAuthToken)) {
      throw new RuntimeException("Token verfication failed.");
    }
  }
}

总结一下

面向对象分析英文缩写是 OOA，全称是 Object Oriented Analysis；面向对象设计的英文缩写是 OOD，全称是 Object Oriented Design；面向对象编程的英文缩写是 OOP，全称是 Object Oriented Programming。OOA、OOD、OOP 三个连在一起就是面向对象分析、设计、编程（实现），正好是面向对象软件开发要经历的三个阶段，想想之前为什么我们基本没有面向对象分析和设计，主要原因就是我们进行的都是面向过程编程，我们的视角是自上而下的任务处理流程，而非面向对象的自底向上的业务建模，在这个体系之下进行需求功能开发，当然视角就会局限在顺序流的功能拆解而非面向对象的分析设计了。正确的面向对象分析是细化模糊的需求，正确的面向对象设计是正确设计类及类关系，正确的面向对象编程则是基于面向对象分析和设计之后的代码实践，而非流程式的面向过程编程。

【Java设计模式面向对象设计思想】七面向对象分析、面向对象设计和面向对象编程

面向对象分析

1. 第一轮基础分析

2. 第二轮分析优化

3. 第三轮分析优化

4. 最终确定需求

面向对象设计

1. 划分职责进而识别出有哪些类

2. 定义类及其属性和方法

1 AuthToken类

2 Url类

3 CredentialStorage 类

3. 定义类与类之间的交互关系

4. 将类组装起来并提供执行入口

面向对象编程

总结一下

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