设计模式七大原则 – 方堃的blog

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设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。

使用设计模式是为了重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。毫无疑问，设计模式于己于他人于系统都是多赢的，设计模式使代码编制真正工程化，设计模式是软件工程的基石，如同大厦的一块块砖石一样。

项目中合理地运用设计模式可以完美地解决很多问题，每种模式在现实中都有相应的原理来与之对应，每种模式都描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的核心解决方案，这也是设计模式能被广泛应用的原因。

七大原则

单一职责原则

单一职责原则，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。

给出一个例子：

public class SingleResponsibility1 {

	public static void main(String[] args) {
		Vehicle vehicle = new Vehicle();
		vehicle.run("摩托车");
		vehicle.run("汽车");
		vehicle.run("飞机");
	}
}

class Vehicle {
	public void run(String vehicle) {
		System.out.println(vehicle + " 在公路上运行....");
	}
}

显然违反了单一职责原则，我们需要根据交通工具运行方式的不同，分解成不同类。

修改代码：

public class SingleResponsibility3 {

	public static void main(String[] args) {
		Vehicle1 vehicle1  = new Vehicle2();
		vehicle1.run("汽车");
		vehicle1.runWater("轮船");
		vehicle1.runAir("飞机");
	}
}


class Vehicle1 {

	public void run(String vehicle) {
		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....");
	}
	
	// 其他方法...
}

这种修改没有对类做大的修改，只是增加方法
虽然没有在类级别上遵守单一职责原则，但在方法级别，仍然遵守单一职责

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

接口隔离原则，即客户端不应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。

举个直观例子：

显然，Interface1对于 A、C 不是最小接口，那 B、D 就会实现他们不需要的方法。

按隔离原则处理，将 Interface1 拆分为独立的几个接口分别与 A、C 建立依赖关系。

依赖倒转原则

依赖倒转原则，中心思想是面向接口编程，所谓“倒转”是指抽象不应该依赖细节，而是细节应该依赖抽象。也就是高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象。

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框架比以细节为基础搭建的框架要稳定的多。在java中抽象指的是接口或抽象类，细节就是具体的实现类。

使用接口和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。

比如有个Person类，可以接受Email消息：

如果我们获取的对象是微信、短信等等，则新增类的同时也要在Person类中增加相应接收方法，会造成代码冗余。

如果引入一个抽象接口Receiver表示接收者，Person类与接口Receiver发生依赖，邮件、微信、短信去实现Receiver接口即可，这样符合依赖倒转原则。

依赖关系传递的三种方式：

接口传递
构造方法传递
setter传递

依赖倒转原则的注意事项和细节：

低层模块尽量都要有抽象类和接口，或者两者都有，程序稳定性更好
变量的声明类型尽量是抽象类或接口，这样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
继承时遵循里式替换原则

里氏替换原则

里氏替换原则，要求所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。也就是在继承关系中，子类尽量不要重写父类的方法。继承实际上让两个类耦合性增强了，特别是运行多态比较频繁的时，整个继承体系的复用性会比较差，适当情况下使用聚合、组合和依赖来解决问题。

比如说，B类继承A类，但是重写了A类中的所有成员方法，这样的继承毫无意义：

// A类
class A {
	// 返回两个数的差
	public int func1(int num1, int num2) {
		return num1 - num2;
	}
}

// B类继承了A
// 增加了一个新功能：完成两个数相加,然后和9求和
class B extends A {
	//这里，重写了A类的方法, 可能是无意识
	public int func1(int a, int b) {
		return a + b;
	}

	public int func2(int a, int b) {
		return func1(a, b) + 9;
	}
}

改进方法是把原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原有的继承去掉，采用聚合，组合，依赖等关系来代替：

// 创建一个更加基础的基类
class Base {
	// 把更加基础的方法和成员写到Base类
}

// A类
class A extends Base {
	// 返回两个数的差
	public int func1(int num1, int num2) {
		return num1 - num2;
	}
}

// B类继承了A
// 增加了一个新功能：完成两个数相加,然后和9求和
class B extends Base {
	// 如果B需要使用A类的方法，使用组合关系
	private A a = new A();
	
	//这里，重写了A类的方法, 可能是无意识
	public int func1(int a, int b) {
		return a + b;
	}

	public int func2(int a, int b) {
		return func1(a, b) + 9;
	}

	// 仍然想使用A类的方法
	public int func3(int a, int b) {
		return this.a.func1(a, b);
	}
}

开闭原则

开闭原则（Open Close Principle，简称OCP）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（提供方），对修改关闭（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
编程中遵循其他原则，以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则

看一个画图形的功能：

这种写法违反了设计模式的OCP原则，即对外扩展开放（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，尽量不修改代码或尽可能少修改代码

改进思路：将Shape类做成抽象类，提供一个抽象的draw方法，让子类去实现即可，这样我们新增图形种类时，只需让新图形类继承Shape，并实现draw方法即可，使用方代码就不需要修改。

迪米特原则

一个对象应该对其他对象保持最少的了解
类与类关系越密切，耦合度越大
迪米特原则（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复杂，都尽量将逻辑封装在类的内部。对外除了提供public方法，不对外泄露任何信息
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，耦合的方式有很多，依赖、关联、组合、聚合等。其中我们称出现在成员变量、方法参数、方法返回值中的类为直接朋友，而出现在局部变量中的类不是直接朋友（也就是说，陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类中）

比如有学院员工类和学校员工类，然后各有一个管理类有可以获取其所有员工，学校员工管理类有方法打印全部员工。

void printAllEmployee(CollegeManager sub) {
		//获取到学院员工
		List<CollegeEmployee> list1 = sub.getAllEmployee();
		System.out.println("---学院员工---");
		for (CollegeEmployee e : list1) {
			System.out.println(e.getId());
		}
		//获取到学校总部员工
		List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
		System.out.println("---学校员工---");
		for (Employee e : list2) {
			System.out.println(e.getId());
		}
	}

分析SchoolManager类，发现Employee和CollegeManager都是它的直接朋友（出现在参数和返回值中），但CollegeEmployee不是直接朋友，是以局部变量的形式，违背了迪米特原则。

改进：避免依赖CollegeEmployee，封装在CollegeManager中，对外提供public方法即可。

void printAllEmployee(CollegeManager sub) {
		sub.printEmployee();
		//获取到学校总部员工
		List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
		System.out.println("---学校员工---");
		for (Employee e : list2) {
			System.out.println(e.getId());
		}
	}

合成复用原则

合成复用原则(Composite Reuse Principle)就是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。