设计模式之七大设计原则详解

文章目录

设计模式之七大设计原则

常用的七大原则

设计模式的目的

单一职责原则

接口隔离原则

依赖倒转原则

里氏替换原则

开闭原则

迪米特法则

合成复用原则

设计模式之七大设计原则

常用的七大原则

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

设计模式的目的

编写软件过程中，我们会面临着来自耦合性，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：

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

分享金句：

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”

Scott Mayers 在其巨著《Effective C++》就曾经说过：C++老手和 C++新手的区别就是前者手背上有很多伤疤

单一职责原则

基本介绍

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

单一职责原则注意事项和细节

降低类的复杂度，一个类只负责一项职责。

提高类的可读性，可维护性

降低变更引起的风险

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

接口隔离原则

基本介绍

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. 先看一张图:

3. 类A通过接口Interface1依赖类B，类C通过接口Interface1依赖类D，如果接口Interface1对于类A和类C来说不是最小接口，那么类B和类D必须去实现他们不需要的方法。

4. 按隔离原则应当这样处理：

     将接口Interface1拆分为独立的几个接口，类A和类C分别与他们需要的接口建

应传统方法的问题和使用接口隔离原则改进

1. 类A通过接口Interface1依赖类B，类C通过接口Interface1依赖类D，如果接口Interface1对于类A和类C来说不是最小接口，那么类B和类D必须去实现他们不需要的方法
2. 将接口Interface1拆分为独立的几个接口，类A和类C分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则
3. 接口Interface1中出现的方法，根据实际情况拆分为三个接口

依赖倒转原则

基本介绍

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

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

依赖倒转原则的注意事项和细节

1. 底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

里氏替换原则

OO中的继承性的思考和说明

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。

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。

问题提出：在编程中，如何正确的使用继承? => 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的。
2. 如果对每个类型为T1的对象o1，都有类型为T2的对象o2，使得以T1定义的所有程序P在所有的对象o1都代换成o2时，程序P的行为没有发生变化，那么类型T2是类型T1的子类型。换句话说，所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
3. 在使用继承时，遵循里氏替换原则，在子类中尽量不要重写父类的方法。
4. 里氏替换原则告诉我们，继承实际上让两个类耦合性增强了，在适当的情况下，可以通过聚合、组合、依赖来解决问题。

一个程序引出的问题和思考

class A {
public int func1(int num1, int num2) { return num1 - num2;
}}
class B extends A {
public int func1(int a, int b) { return a + b;}
public int func2(int a, int b) { return func1(a, b) + 9;
}}
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3)); 
System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8));
System.out.println("-----------------------");
B b = new B();
System.out.println("11-3=" + b.func1(11, 3)); 
System.out.println("1-8=" + b.func1(1, 8)); 
System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));
}

解决方法

我们发现原来运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B无意中重写了父类的方法，造成原有功能出现错误。在实际编程中，我们常常会通过重写父类的方法完成新的功能，这样写起来虽然简单，但整个继承体系的复用性会比较差。特别是运行多态比较频繁的时候。

通用的做法是：原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原有的继承关系去掉，采用依赖，聚合，组合等关系代替。

开闭原则

基本介绍

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

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。

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。

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。

看下面一段代码

类图设计，如下:

public class Test {
public static void main(String[] args) { }}
class GraphicEditor {
public void drawShape(Shape s) {
if (s.m_type == 1)
drawRectangle(s);
else if (s.m_type == 2)
drawCircle(s);
}
public void drawRectangle(Shape r) { System.out.println("矩形");}
public void drawCircle(Shape r) { System.out.println("圆形");
}}
class Shape {
int m_type;
}
class Rectangle extends Shape { Rectangle() {
super.m_type = 1;
}}
class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}}

该方式的优缺点

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ocp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。

改进的思路分析

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 --> 满足了开闭原则

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
5. 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。

迪米特法则注意事项和细节

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。

合成复用原则

基本介绍

原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

设计原则核心思想

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

七大设计原则就写到这里，文章参考了韩顺平老师的《图解Java设计模式》。