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作为开发人员，或多或少都会熟悉或了解一些设计模式，如单例模式、工厂模式、观察者模式等等。但并非都能理解这些设计模式背后的本质，从而可能会导致对模式单纯的套用或滥用的情况出现。不要为了模式而模式，要明白使用模式的目的，要正确理解模式背后的设计原理，要理解背后的基本设计原则。
设计原则
首先，我们要明白使用设计模式的目的：为了代码可重用性、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。那么，如果我们开发的应用并不是为了这些目的，其实就没必要使用设计模式，比如 Solidity 智能合约目前就不太适合直接套用设计模式。
其次，要理解设计模式背后一些重要的设计原则，所有设计模式基本都是基于这些设计原则总结出来的，这才是设计模式的本质和精髓所在。
人们总结出来的设计原则也很多，而从源头开始，GoF（Gang of Four）在《设计模式》一书中只提到两个设计原则：
- 针对接口编程，而不是针对实现编程
- 优先使用对象组合，而不是类继承
后来的人们给上面两个设计原则分别起了专业的名字：依赖倒置原则和合成复用原则。而且，还总结出了其他设计原则，主要包括里氏替换原则、单一职责原则、接口隔离原则、迪米特法则、开闭原则等。接下来就详细阐述下这几个设计原则。
依赖倒置原则
依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle，DIP），其原始定义为：
High level modules should not depend upon low level modules, Both should depend upon abstractions. Abstractions should not depend upon details. Details should depend upon abstracts.
翻译过来就是：
- 高层模块不应该依赖于低层模块，两者都应该依赖于抽象
- 抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象
所谓抽象，就是指接口或抽象类；所谓细节，就是指实现了接口或继承了抽象类的具体实现类。上面内容即是说，模块之间的依赖关系，应该通过接口或抽象类而产生，模块的实现类之间不要发生直接的依赖关系；而且接口或抽象类不应该依赖于实现类，实现类应该依赖于接口或抽象类。其核心思想也是 GoF 所提的针对接口编程，而不是针对实现编程。
我们知道，具体实现类是很有可能经常发生变更的，但接口或抽象类则很少会改变。因此，依赖于抽象，可以大大减低模块间的耦合度，以及可以提高模块的可复用性和程序的稳定性。不过，相应地，也会增加代码量。
很多设计模式都遵循了该原则，比如工厂类模式、观察者模式、适配器模式、策略模式等等。
在我们平时的实际开发中，如果想提高代码的可重用性、扩展性，那就应该尽量遵循该原则。但是，也不要陷入另一个误区，就是每一个类都抽象出一个对应的接口。
合成复用原则
合成复用原则（Composite Reuse Principle，CRP），也称为组合/聚合复用原则（Composition/Aggregate Reuse Principle，CARP），该原则提出：优先使用合成复用，而不是继承复用。
我们知道，类的复用有两种方式：合成与继承。合成即是组合或聚合。为什么要优先使用合成复用呢？这是因为继承复用主要有两个缺陷：
- 继承复用会破坏类的封装性，因为父类的实现细节直接暴露给子类了，这是白箱复用，要尽量避免；
- 如果父类发生改变，那子类的实现也不得不发生改变，这就导致父类和子类之间的高耦合，这不利于类的扩展与维护。
使用合成复用则可以将已有对象（也称为成员对象）纳入到新对象中，使之成为新对象的一部分，新对象可以调用已有对象的功能。因此，已有对象的内部实现细节对新对象就是不可见的，这就是黑箱复用，不会破坏类的封装性，其耦合度也相对较低，因此可以提高扩展性。
因此，需要复用时，我们要优先考虑能不能使用合成，实在不合适才考虑继承。而使用继承时，还需要遵循另一个设计原则：里氏替换原则。关于这个原则，后面再讲。
另外，使用合成复用时，还可以再结合上面的依赖倒置原则，让新对象和已有对象的交互通过接口或抽象类进行，从而可以更进一步减低耦合度。
里氏替换原则
里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）主要用来规范如何正确地使用继承，其定义有两种：
If for each object o1 of type S there is an object o2 of type T such that for all programs P defined in terms of T,the behavior of P is unchanged when o1 is substituted for o2 then S is a subtype of T.
翻译：如果对每一个类型为 S 的对象 o1，都有一个类型为 T 的对象 o2，使得以 T 定义的所有程序 P 在所有的对象 o1 都替换成 o2 时，程序 P 的行为没有发生变化，那么类型 S 是类型 T 的子类型。
Functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it.
翻译：所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
很明显，第二种定义更通俗易懂，其实就是说，只要基类出现的地方，都可以替换为子类，而且程序的功能不会发生变化。
注意最后一点很关键，要保证替换为子类之后，程序功能不会发生变化，那么，子类不能重写（覆盖）父类已实现的方法。如果子类重写了父类已实现的方法，那很可能就会得到不一样的结果。因为替换成子类对象之后，调用该对象的方法时，实际上就会调用子类的方法，那结果就和调用父类方法不一样了。
虽然子类不能重写父类已实现的方法，但可以重载父类已实现的方法，但要求重载的方法形参要比父类方法的输入参数更宽松。比如，父类有一个方法为 func(HashMap map)，那子类方法可以为 func(Map map)，因为 Map 比 HashMap 更宽松。假设父类实例为 fa，子类实例为 su，那 fa.func(HashMap或其子类) 和 su.func(HashMap或其子类) 所调用的都是父类的方法 func(HashMap map)，这样，替换之后的结果就能保证一致。而如果反过来，父类的形参为 Map，子类的形参为 HashMap，那调用 su.func(HashMap或其子类) 时就会优先调用子类的方法了，那结果和调用父类方法可能就不一样了，因此，这是违背里氏替换原则的。
一般来说，程序中的父类大多是抽象类，只定义了一个框架，具体功能需要子类来实现。而且父类中已实现的代码本身已经足够好，子类只需要进行扩展即可，尽量避免对其已经实现的方法再去重写。
单一职责原则
单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）是大家最熟悉、也最容易理解的一个设计原则了，其定义也是非常简单：
There should never be more than one reason for a class to change.
意思就是，导致类变更的原因不能超过一个。换句话说就是，一个类只负责一个职责。类的职责单一，类的复杂度就会降低，代码维护起来自然也更容易。我们都知道，如果一个类包含了很多职责，那这个类就会变得非常臃肿，不好维护。
其实，单一职责原则不只是适用于类，对于接口和方法也适用。
虽然单一职责原则非常简单，也非常好理解，但如果应用到实际开发中，其实又不是那么容易。要应用好单一职责原则，核心在于如何能做好职责的划分，如何定义职责的粒度大小，缺乏设计经验的人很容易将一个类的职责粒度定义得过粗或过细。所以，能把该设计原则应用得好，其实是需要很强的分析设计能力的。
如果再延伸出去，单一职责原则其实还广泛应用到架构中，如前后端分离、读写分离、架构分层、数据模型与业务逻辑分离等等，其实都是将大粒度的职责进行拆解分离。所谓大道至简，所以不要小看一个简单的单一职责原则。
接口隔离原则
接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）也有两个定义：
Clients should not be forced to depend upon interfaces that they don`t use.
客户端不应该依赖它不需要的接口。
The dependency of one class to another one should depend on the smallest possible.
一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。
我们知道，一个类如果要实现一个接口，就必须实现这个接口所要求的所有方法。那么，如果这个接口里包含了这个类不需要的方法，这其实就会造成接口污染。要避免接口污染，就需要将这个接口拆分，只提取出这个类需要的方法，组成一个新的接口，然后让这个类去实现这个新接口，这就是接口隔离原则。
所谓接口隔离，隔离的其实就是多余的方法。遵循接口隔离原则，就可以避免建立庞大臃肿的接口，避免造成接口污染，可提高程序的灵活性和可维护性。
在具体的应用中，我们应该尽量细化接口，让接口中的方法尽量少。尽量为不同的类建立不同的专用接口，避免建立一个综合性的接口供多个不同需求的类调用。
不过，细化的程度也不是越细越好，如果过度细化，则会造成接口数量过多，反而使得程序复杂化，所以，细化接口也要适度。
另外，很多人都会发觉接口隔离原则跟单一职责原则很相似，其实两者的关注的角度不同。单一职责原则的关注点是业务逻辑上的职责划分，而接口隔离原则关注的则是接口数量要小。实际上，我们在平时设计接口时，应该两个原则都要遵循。
迪米特法则
迪米特法则（Law of Demeter，LoD）又叫作最少知识原则（Least Knowledge Principle，LKP），其定义也非常好理解：
Each unit should have only limited knowledge about other units: only units "closely" related to the current unit.
每个单元对其他单元只拥有有限的知识，只了解与当前单元紧密联系的单元。
第一句话比较容易做到，只要尽量减少一个类对外暴露的方法即可。而第二句话，等同于下面这句对迪米特法则的另一个更直白的定义：
Only talk to your immediate friends.
只与直接的朋友通信。
所谓直接的朋友，就是指在逻辑上有直接耦合关系的对象和类。一般来说，出现在成员变量、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则不是直接的朋友。也就是说，陌生的类最好不要作为局部变量的形式出现在类的内部。
迪米特法则的初衷在于降低类之间的耦合，让每个类尽量减少对其他类的依赖，才能提高代码的复用率。
你会发觉，迪米特法则也正好应对了高内聚低耦合的设计思想。减少一个类对外暴露的方法，从而让其他类减少对它的了解，这就是高内聚；只与直接的朋友通信，减少对其他类的依赖，这就是低耦合。
开闭原则
开闭原则（Open Closed Principle，OCP）是我们今天要讲的最后一个原则，也是其他设计原则的基石，可以说，其他设计原则都只是实现开闭原则的一些手段。先来看看开闭原则的定义：
Software entities (classes, modules, functions, etc.) should be open for extension, but closed for modification.
软件实体（类、模块、函数等）应对扩展开放，但对修改封闭。
意思就是说，当我们的软件实体需要变化时，要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。
我们知道，所有软件系统都不会一成不变，如果一个需求变化会导致多个依赖的模块都发生级联式的改动，说明程序已经呈现出“坏设计(Bad Design)”的特质了。这样的程序就会相应地变得脆弱、僵化、无法预期和无法重用。开闭原则的产生就是为了解决这些问题，它能够指导我们如何建立稳定灵活的系统，它推崇的是已经设计完成的模块应该从不改变。当需求变化时，可以通过添加新代码扩展这个模块的行为，而别去更改那些可以工作的旧代码。
那么，如何做到对扩展开放、对修改封闭呢？其实，抽象是关键。我们都知道，抽象的灵活性好、适应性广，只要抽象定义合理，基本可以保持软件架构的稳定，所以我们可以用抽象来构建框架。而易变的细节，我们用从抽象派生的实现类来进行扩展，当软件需要发生变化时，我们只需要根据需求重新派生一个实现类来扩展就可以了。当然前提是我们的抽象要合理，要对需求的变更有前瞻性和预见性才行。那么，总结为一句话就是：用抽象构建框架，用实现扩展细节。
总结
本文总共讲解了七个主要的设计原则：依赖倒置原则让我们针对接口编程，只依赖于抽象，不依赖实现，因为依赖抽象易于扩展；合成复用原则建议我们优先使用组合或聚合来实现代码的复用，也是因为合成复用耦合度低，可以提高扩展性；里氏替换原则指导我们如何正确地使用继承，因此扩展的时候才不会产生不一致的结果；单一职责原则强调一个类只负责一个职责，以提高类的扩展性和可维护性；接口隔离原则强调接口的设计要精简，避免接口污染；迪米特法则告诉我们要尽量做到高内聚低耦合；开闭原则推崇对扩展开放，对修改封闭，是其他设计原则的总纲。
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