黯相望。断鸿声里,立尽斜阳。

——柳永《玉蝴蝶》

设计模式七大原则

编写软件过程中,程序员面临着来自 耦合性,内聚性以及可维护性,可扩展性,重用性,灵活性 等多方面的
挑战,设计模式是为了让程序(软件),具有更好的:

  1. 代码重用性 (即:相同功能的代码,不用多次编写)
  2. 可读性 (即:编程规范性, 便于其他程序员的阅读和理解)
  3. 可扩展性 (即:当需要增加新的功能时,非常的方便,称为可维护)
  4. 可靠性 (即:当我们增加新的功能后,对原来的功能没有影响)
  5. 使程序呈现高内聚,低耦合的特性

设计模式包含了面向对象的精髓,“懂了设计模式,你就懂了面向对象分析和设计(OOA/D)的精要”

设计模式原则,其实就是 程序员在编程时,应当遵守的原则,也是各种设计模式的基础。即设计模式为什么
这样设计的依据。
设计模式常用的七大原则有:

  1. 单一职责原则
  2. 接口隔离原则
  3. 依赖倒转(倒置)原则
  4. 里氏替换原则
  5. 开闭原则
  6. 迪米特法则
  7. 合成复用原则

1. 单一职责原则

对类来说的, 即一个类应该只负责一项职责。

如类 A 负责两个不同职责:职责 1,职责 2。当职责 1 需求变更而改变 A 时,可能造成职责 2 执行错误,所以需要将类 A 的粒度分解为 A1,A2从而满足单一职责原则。

违反单一职责原则
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// 交通工具类
// 1. 在这里的 run 方法中, 违反了单一职责原则
// 2. 解决的方案非常的简单,根据交通工具运行方法不同,分解成不同类即可
class Vehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在公路上运行....");
}
}
遵守单一职责原则
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//1. 遵守单一职责原则
//2. 但是这样做的改动很大,即将 类分解,同时修改客户端
class RoadVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "公路运行");
}
}
class AirVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "天空运行");
}
}
class WaterVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "水中运行");
}
}

改进后:

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//1. 这种修改方法没有对原来的类做大的修改,只是增加方法
//2. 这里虽然没有在类这个级别上遵守单一职责原则,但是在方法级别上,仍然是遵守单一职责
class Vehicle {

public void run(String vehicle) {
//处理
System.out.println(vehicle + " 在公路上运行....");
}
public void runAir(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在天空上运行....");
}
public void runWater(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在水中行....");
}

//...
}
单一职责原则细节
  1. 降低类的复杂度,一个类只负责一项职责。
  2. 提高类的可读性,可维护性
  3. 降低变更引起的风险
  4. 通常情况下,我们应当遵守单一职责原则,只有逻辑足够简单,才可以在代码级违反单一职责原则;只有类中
    方法数量足够少,可以在方法级别保持单一职责原则。

2. 接口隔离原则

  1. 客户端不应该依赖它不需要的接口,即一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。
  2. 使用接口隔离原则拆分接口时,首先必须满足单一职责原则,将一组相关的操作定义在一个接口中,且在满足高内聚的前提下,接口中的方法越少越好。
  3. 可以在进行系统设计时采用定制服务的方式,即为不同的客户端提供宽窄不同的接口,只提供用户需要的行为,而隐藏用户不需要的行为。

3. 依赖倒转原则☆

  1. 高层模块不应该依赖低层模块,二者都应该依赖其抽象
  2. 抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象
  3. 依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
  4. 依赖倒转原则是基于这样的设计理念:相对于细节的多变性,抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建的架
    构比以细节为基础的架构要稳定的多。在 java 中,抽象指的是接口或抽象类,细节就是具体的实现类
  5. 使用 接口或抽象类 的目的是制定好 规范,而不涉及任何具体的操作,把展现细节的任务交给他们的实现类去完
    成。
违反依赖倒转原则
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/*
*测试
*/
public class DependecyInversion {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
}
}
class Email {
public String getInfo() {
return "电子邮件信息: hello,world";
}
}
//完成 Person 接收消息的功能
class Person {
public void receive(Email email ) {
System.out.println(email.getInfo());
}
}
  1. 简单,比较容易想到
  2. 如果我们获取的对象是 微信,短信等等,则新增类,同时 Perons 也要增加相应的接收方法
  3. 解决思路:引入一个抽象的接口 IReceiver, 表示接收者, 这样 Person 类与接口 IReceiver 发生依赖。因为 Email, WeiXin 等等属于接收的范围,他们各自实现 IReceiver 接口就 可以了, 这样我们就符合依赖倒转原则。
遵守依赖倒转原则
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public class DependecyInversion {
public static void main(String[] args) {
//客户端无需改变
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
person.receive(new WeiXin());
}
}

//定义接口
interface IReceiver {
public String getInfo();
}
class Email implements IReceiver {
public String getInfo() {
return "电子邮件信息: hello,world";
}
}

//增加微信
class WeiXin implements IReceiver {
public String getInfo() {
return "微信信息: hello,ok";
}
}

class Person {
//这里我们是对接口的依赖
public void receive(IReceiver receiver ) {
System.out.println(receiver.getInfo());
}
}
依赖关系传递的三种方式
  1. 接口传递
  2. 构造方法传递
  3. setter 方式传递
依赖倒转原则的细节
  1. 低层模块尽量都要有抽象类或接口,或者两者都有,程序稳定性更好。
  2. 变量的声明类型尽量是抽象类或接口, 这样我们的变量引用和实际对象间,就存在 一个缓冲层,利于程序扩展
    和优化
  3. 继承时遵循 里氏替换原则。

4. 里氏替换原则

学习里氏替换原则之前我们需要先了解面向对象中的继承性:

  1. 继承包含这样一层含义:父类中凡是已经实现好的方法,实际上是在设定规范和契约,虽然它不强制要求所有
    的子类必须遵循这些契约,但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改,就会对整个继承体系造成破坏。
  2. 继承在给程序设计带来便利的同时, 也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来 侵入性,程序的可移植性降低,
    增加对象间的耦合性,如果一个类被其他的类所继承,则当这个类需要修改时,必须考虑到所有的子类,并且
    父类修改后,所有涉及到子类的功能都有可能产生故障。
  3. 问题提出: 在编程中,如何正确的使用继承?
  4. 那就是里氏替换原则
基本介绍
  1. 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)在 1988 年,由麻省理工学院的以为姓里的女士提出–所有引用基类(父类)的地方必须能透明地使用其子类的对象。
  2. 里氏代换原则可以通俗表述为:在软件中如果能够使用基类对象,那么一定能够使用其子类对象。把基类都替换成它的子类,程序将不会产生任何错误和异常,反过来则不成立,如果一个软件实体使用的是一个子类的话,那么它不一定能够使用基类。
  3. 里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一,由于使用基类对象的地方都可以使用子类对象,因此在程序中尽量使用基类类型来对对象进行定义,而在运行时再确定其子类类型,用子类对象来替换父类对象。
  4. 使用里氏代换原则需要注意:
    1. 子类的多有方法必须在父类中声明,或者子类必须实现父类中声名的所有方法。
    2. 尽量把父类设计成抽象类或接口,让子类继承父类或实现父接口。增加一个新功能时,通过增加一个新的子类来实现。

5. 开闭原则☆

开闭原则(Open Closed Principle)是编程中 最基础、最重要的设计原则。

  1. 一个软件实体如类,模块和函数应该 对扩展开放( 对提供方),对 修改关闭( 对使用方)。用抽象构建框架,用实
    现扩展细节。
  2. 当软件需要变化时,尽量 通过扩展软件实体的行为来实现变化,而不是 通过修改已有的代码来实现变化。
  3. 编程中遵循其它原则,以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则。
违反了开闭原则
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public class Ocp {

public static void main(String[] args) {
//使用看看存在的问题
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
graphicEditor.drawShape(new Triangle());
}

}

//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {
//接收Shape对象,然后根据type,来绘制不同的图形
public void drawShape(Shape s) {
if (s.m_type == 1)
drawRectangle(s);
else if (s.m_type == 2)
drawCircle(s);
else if (s.m_type == 3)
drawTriangle(s);
}

//绘制矩形
public void drawRectangle(Shape r) {
System.out.println(" 绘制矩形 ");
}

//绘制圆形
public void drawCircle(Shape r) {
System.out.println(" 绘制圆形 ");
}

//绘制三角形
public void drawTriangle(Shape r) {
System.out.println(" 绘制三角形 ");
}
}

//Shape类,基类
class Shape {
int m_type;
}

class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}
}

class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
}

//新增画三角形
class Triangle extends Shape {
Triangle() {
super.m_type = 3;
}
}
  1. 优点是比较好理解,简单易操作。
  2. 缺点是违反了设计模式的开闭原则,即对扩展开放(提供方),对修改关闭(使用方)。即当我们给类增加新功能的
    时候,尽量不修改代码,或者尽可能少修改代码.
  3. 比如我们这时要新增加一个图形种类 三角形,我们需要做如下修改,修改的地方较多。
遵循开闭原则
  1. 思路:把创建 Shape 类做成抽象类,并提供一个 抽象的 draw 方法,让 子类去实现即可,这样我们有新的图形
    种类时,只需要让新的图形类继承 Shape,并实现 draw 方法即可,使用方的代码就不需要修改 。
  2. 这样就满足了开闭原则
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public class Ocp {

public static void main(String[] args) {
//使用看看存在的问题
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
graphicEditor.drawShape(new Triangle());
graphicEditor.drawShape(new OtherGraphic());
}

}

//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {
//接收Shape对象,调用draw方法
public void drawShape(Shape s) {
s.draw();
}


}

//Shape类,基类
abstract class Shape {
int m_type;

public abstract void draw();//抽象方法
}

class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}

@Override
public void draw() {
System.out.println(" 绘制矩形 ");
}
}

class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println(" 绘制圆形 ");
}
}

//新增画三角形
class Triangle extends Shape {
Triangle() {
super.m_type = 3;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println(" 绘制三角形 ");
}
}

//新增一个图形
class OtherGraphic extends Shape {
OtherGraphic() {
super.m_type = 4;
}

@Override
public void draw() {
System.out.println(" 绘制其它图形 ");
}
}

6. 迪米特法则

基本介绍
  1. 一个对象应该对其他对象保持最少的了解
  2. 类与类关系越密切,耦合度越大
  3. 迪米特法则(Demeter Principle)又叫最少知道原则,即一个类 对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说,对于
    被依赖的类不管多么复杂,都尽量将逻辑封装在类的内部。对外除了提供的 public 方法,不对外泄露任何信息。
  4. 迪米特法则还有个更简单的定义:只与直接的朋友通信。
    • 直接的朋友:每个对象都会与其他对象有耦合关系,只要两个对象之间有耦合关系,我们就说这两个对象之间是朋友关系。
    • 耦合的方式很多,依赖,关联,组合,聚合等。其中,我们称出现成员变量, 方法参数, 方法返回值中的类为直接的朋友,而出现在 局部变量中的类不是直接的朋友。也就是说,陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部。
迪米特法则细节
  1. 迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
  2. 但是注意:由于每个类都减少了不必要的依赖,因此迪米特法则只是要求降低类间(对象间)耦合关系, 并不是
    要求完全没有依赖关系。

7. 合成复用原则

原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。

小结

  1. 找出应用中可能需要变化之处,把它们独立出来,不要和那些不需要变化的代码混在一起。
  2. 针对接口编程,而不是针对实现编程。
  3. 为了交互对象之间的松耦合设计而努力。