设计模式之设计原则

幼儿园扛霸子
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1.1、单一职责

单一职责原则(Single Responsibility Principle, SRP)： 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。

 public class SingleResponsibility {
 ​
     public static void main(String[] args) {
         System.out.println("方案一========================");
         Vehicle vehicle = new Vehicle();
         vehicle.run("摩托车");
         vehicle.run("公交车");
         vehicle.run("飞机");
 ​
         System.out.println("方案二========================");
         RoadVehicle roadVehicle = new RoadVehicle();
         roadVehicle.run("汽车");
         AirVehicle airVehicle = new AirVehicle();
         airVehicle.run("飞机");
         WaterVehicle waterVehicle = new WaterVehicle();
         waterVehicle.run("轮船");
 ​
         System.out.println("方案三========================");
         Vehicle2 vehicle2 = new Vehicle2();
         vehicle2.roadRun("汽车");
         vehicle2.airRun("飞机");
         vehicle2.waterRun("轮船");
     }
 }
 ​
 /**
  * 交通工具类
  * 方案一：
  * 在run()方法中，违法了单一职责原则
  * 解决方案：根据交通工具运行方法不同，分解成不同的类即可
  */
 class Vehicle {
     public void run(String vehicle) {
         System.out.println(vehicle + "在公路上跑........");
     }
 }
 ​
 /**
  * 方案二：
  * 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
  * 3. 改进：直接修改 Vehicle 类，改动的代码会比较少=>方案 3
  */
 class RoadVehicle {
     public void run(String vehicle) {
         System.out.println(vehicle + "在公路上跑...");
     }
 }
 ​
 class AirVehicle {
     public void run(String vehicle) {
         System.out.println(vehicle + "在天空里跑...");
     }
 }
 ​
 class WaterVehicle {
     public void run(String vehicle) {
         System.out.println(vehicle + "在海里跑...");
     }
 }
 ​
 /**
  * 方式 3 的分析
  * 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 Vehicle2 {
     public void roadRun(String vehicle) {
         System.out.println(vehicle + "在公路上跑...");
     }
 ​
     public void airRun(String vehicle) {
         System.out.println(vehicle + "在天空上跑...");
     }
 ​
     public void waterRun(String vehicle) {
         System.out.println(vehicle + "在海里上跑...");
     }
 }

单一职责原则注意事项和细节

  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

单一职责的核心

通过高内聚、低耦合的设计方案，将一个庞大的系统拆成单一职责的小功能，再通过灵活组合的方式完成功能，好处是可以通过不断的组合，应对不断变化的场景。

1.2、接口隔离

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。 img

  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. 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(这里我们拆分成3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。

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。

img

1.3、依赖倒转

依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle) 是指：

  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和应用案例

  • 接口传递
  • 构造器传递
  • setter方法传递

1.4、里氏替换

OO中的继承性的思考和说明

  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? =>里氏替换原则

里氏替换原则的定义

  • 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。

  • 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。

    • 为什么这么说呢：

       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(重点所在)

  • 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。

1.5、开闭原则

开闭原则就是对扩展开发，对修改关闭。在程序需要进行扩展的时候，不能去修改原先的代码，实现一个热插拔的效果。为了程序的扩展性好，易于维护和升级，就需要使用接口和抽象类来达到这样的效果。

  • 开闭原则(Open Closed Principle)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)。
  • 也就是当软件需要变化时，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。用抽象构建框架，用实现扩展细节。
  • 开闭原则是编程中最基础、最重要的设计原则。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。

在实际开发过程中，常会遇到一个功能改需求或增加需求的情况，一般的做法会去修改这个功能的源代码，但这种做法严重违反了开闭原则。并且这个代码可能不止你在使用，很容易造成牵一发而动全身的效果。一般的准则是：

  1. 如果一个类是自己写的，自己修改不会影响该类在其他地方的效果，那么可以随意修改。
  2. 如果不是自己写，自己不清楚修改后会带来什么样的影响，就不要修改，要符合开闭原则。

1.6、迪米特法则

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，核心是降低类之间的耦合。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。

避免与非直接朋友的耦合，只与直接的朋友通信，所谓的直接朋友是出现成员变量，方法参数，方法返回值中的类。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。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。

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。

注意事项和细节

  • 迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
  • 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

1.7、合成复用原则

合成复用原则(Composite Reuse Principle)就是是尽量使用组合或聚合的方式，而不是使用继承。

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