【学习笔记】设计模式六大原则之单一职责原则、里氏替换原则和迪米特法则

进入主题前我们来看下什么是设计模式

设计模式：面向对象语言开发过程中，遇到各种各样的场景和问题，提出的解决方案和思路，沉淀下来。设计模式是解决具体问题的套路。

设计模式六大原则：面向对象语言开发过程中，推荐的一些指导性原则。没有明确的招数，而且也经常会被忽视/违背。

一、单一职责原则（Single Responsibility Principle）

首先我们来看个示例：

/// <summary>
/// 动物类
/// </summary>
public class Animal
{
    private string _name = null;
    public Animal(string name)
    {
        this._name = name;
    }

    /// <summary>
    /// 呼吸
    /// </summary>
    public void Breath()  //这个方法就很不稳定，只要分支变化就会引起修改
    {
        if (this._name.Equals("鸡"))
            Console.WriteLine($"{this._name} 呼吸空气");
        else if (this._name.Equals("牛"))
            Console.WriteLine($"{this._name} 呼吸空气");
        else if (this._name.Equals("鱼"))
            Console.WriteLine($"{this._name} 呼吸水");
        else if (this._name.Equals("蚯蚓"))
            Console.WriteLine($"{this._name} 呼吸泥土");
    }

    /// <summary>
    /// 运动
    /// </summary>
    public void Action() //多个方法时就应该考虑拆分了
    {
        if (this._name.Equals("鸡"))
            Console.WriteLine($"{this._name} flying");
        else if (this._name.Equals("牛"))
            Console.WriteLine($"{this._name} walking");
        else if (this._name.Equals("鱼"))
            Console.WriteLine($"{this._name} Swimming");
        else if (this._name.Equals("蚯蚓"))
            Console.WriteLine($"{this._name} Crawling");
    }
}

从上面的例子中可以看出每种动物都有自己的呼吸和运行方式，如果都写在动物一个类里面，则很不稳定，只要一个分支发生改变就要修改方法。这就违背了单一职责原则。

竟然每种动物都有自己的呼吸和运行方式，那我们能不能根据动物的种类来拆分Animal类呢，拆分后使每种动物都职责单一。下面来看下如何拆分。

/// <summary>
/// 动物抽象类
/// </summary>
public abstract class AbstractAnimal
{
    protected string _name = null;
    public AbstractAnimal(string name)
    {
        this._name = name;
    }

    public abstract void Breath();
    public abstract void Action();
}

/// <summary>
/// 鸡
/// </summary>
public class Chicken : AbstractAnimal
{
    public Chicken() 
        : base("鸡")
    {
    }

    public override void Breath()
    {
        Console.WriteLine($"{base._name} 呼吸空气");
    }

    public override void Action()
    {
        Console.WriteLine($"{base._name} flying");
    }
}

/// <summary>
/// 鱼
/// </summary>
public class Fish : AbstractAnimal
{
    public Fish()
        : base("鱼")
    {
    }

    public override void Breath()
    {
        Console.WriteLine($"{base._name} 呼吸水");
    }

    public override void Action()
    {
        Console.WriteLine($"{base._name} swimming");
    }
}

经过这样拆分后我们的类简单了，职责也就单一了，简单意味着稳定。当然拆分后也会造成代码量的增加，类多了，使用成本也高(理解成本)。

那么我们究竟该什么时候使用单一职责原则呢？

如果类型足够简单，方法够少，是可以在类级别去违背单一职责。如果类型复杂了，方法多了，建议遵循单一职责原则。

小结：

1、单一职责原则：类T负责两个不同的职责：职责P1，职责P2。当由于职责P1需求发生改变而需要修改类T时，有可能会导致原本运行正常的职责P2功能发生故障。

2、一个类只负责一件事，面向对象语言开发，类是一个基本单位，单一职责原则就是封装的粒度。

3、写分支判断，然后执行不同的逻辑，其实这就违背了单一职责原则，但是功能是可以实现的。

4、方法级别的单一职责原则：一个方法只负责一件事（职责分拆小方法，分支逻辑分拆）。

5、类级别的单一职责原则：一个类只负责一件事。

6、类库级别的单一职责原则：一个类库应该职责清晰。

7、项目级别的单一职责原则：一个项目应该职责清晰(客户端/管理后台/后台服务/定时任务/分布式引擎)。

8、系统级别的单一职责原则：为通用功能拆分系统(IP定位/日志/在线统计)。

二、里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）

下面我们来看个示例：

public class People
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }

    //传统
    public void Traditional()
    {
        Console.WriteLine("仁义礼智信 温良恭俭让 ");
    }
}

public class Chinese : People
{
    public string Kuaizi { get; set; }
    public void SayHi()
    {
        Console.WriteLine("早上好，吃了吗？");
    }
}

public class Hubei : Chinese
{
    public string Majiang { get; set; }
    public new void SayHi()
    {
        Console.WriteLine("早上好，过早了么？");
    }
}

//这就违背了里氏替换原则，因为父类中出现了子类中没有的行为，那么就应该断掉继承。
public class Japanese : People
{
    //Traditional也会继承 但是Japanese又没有Traditional
    public void Ninja()
    {
        Console.WriteLine("忍者精神 ");
    }
}

从示例中可以看出Japanese类继承People类，但是基类People中有子类Japanese类没有的行为Traditional，这就违背了里氏替换原则，此时就应该断掉继承关系，可以考虑重新去创建一个公共的父类。

小结：

1、继承：子类拥有父类的一切属性和行为，任何父类出现的地方，都可以用子类来代替。

2、里氏替换原则：任何使用基类的地方，都可以透明的使用其子类。继承+透明（透明：安全，不会出现行为不一致。）

3、父类有的，子类是必须有的；如果父类出现了子类没有的东西，那么就应该断掉继承；再来一个父类，只包含都有的东西。

4、子类可以有自己的属性和行为，子类出现的地方父类不一定能代替。

5、父类实现的东西，子类就不要再写了(就是不要new隐藏)，因为有时候会出现意想不到的情况，把父类换成子类后，行为不一致。如果想修改父类的行为，通过abstract/virtual。

6、声明属性、字段、变量，尽量声明为父类(父类就能满足)。

三、迪米特法则（Law Of Demeter）

 迪米特法则（最少知道原则）：一个对象应该对其他对象保持最少的了解。只与直接的朋友通信。

示例1：

/// <summary>
/// 学生
/// </summary>
public class Student
{
    public int Id { get; set; }
    public string StudentName { get; set; }
    public int Height { private get; set; }

    public int Salay;
}

/// <summary>
/// 班级
/// </summary>
public class Class
{
    public int Id { get; set; }

    public string ClassName { get; set; }

    public List<Student> StudentList { get; set; }
}

/// <summary>
/// 学校
/// </summary>
public class School
{
    public int Id { get; set; }
    public string SchoolName { get; set; }
    public List<Class> ClassList { get; set; } //直接的朋友

    public void Manage()
    {
        Console.WriteLine("Manage {0}", this.GetType().Name);
        foreach (Class c in this.ClassList)
        {
            Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", c.GetType().Name, c.ClassName); //管理班级
            List<Student> studentList = c.StudentList; //违背了迪米特法则，出现了不知道的类型
            foreach (Student s in studentList)
            {
                Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", s.GetType().Name, s.StudentName); //管理学生
            }
        }
    }
}

从示例1中可以看出School类的管理方法Manage中不仅出现了Class类（直接的朋友），而且也出现了Student类，此时就出现了依赖Student类，这就违背了迪米特法则。

下面我们针对这个问题对示例1做一下小调整以遵循迪米特法则。

示例2：

/// <summary>
/// 学生
/// </summary>
public class Student
{
    public int Id { get; set; }
    public string StudentName { get; set; }
    public int Height { private get; set; }

    public int Salay;

    /// <summary>
    /// 管理学生自己
    /// </summary>
    public void ManageStudent()
    {
        Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", this.GetType().Name, this.StudentName);
    }
}

/// <summary>
/// 班级
/// </summary>
public class Class
{
    public int Id { get; set; }

    public string ClassName { get; set; }

    public List<Student> StudentList { get; set; }

    /// <summary>
    /// 管理班级自己
    /// </summary>
    public void ManageClass()
    {
        Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", this.GetType().Name, this.ClassName);
        foreach (Student s in this.StudentList)
        {
            s.ManageStudent();
            //Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", s.GetType().Name, s.StudentName);
        }
    }
}

/// <summary>
/// 学校
/// </summary>
public class School
{
    public int Id { get; set; }
    public string SchoolName { get; set; }
    public List<Class> ClassList { get; set; } //直接的朋友

    public void Manage()
    {
        Console.WriteLine("Manage {0}", this.GetType().Name);
        foreach (Class c in this.ClassList)
        {
            //1 遵循了迪米特法则
            c.ManageClass();

            //2 违背了迪米特法则
            //Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", c.GetType().Name, c.ClassName);
            //List<Student> studentList = c.StudentList; 
            //foreach (Student s in studentList)
            //{
            //    Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", s.GetType().Name, s.StudentName);
            //}
        }
    }
}

小结：

1、迪米特法则（最少知道原则）：一个对象应该对其他对象保持最少的了解。只与直接的朋友通信。

2、类与类之间的关系

　　纵向：继承≈实现(最密切)

　　横向：聚合> 组合> 关联> 依赖（未知的类出现在方法内部）

3、高内聚低耦合，迪米特法则，降低类与类之间的耦合，只与直接的朋友通信就是要尽量避免依赖更多类型。

4、工作中为了更好的遵循迪米特法则，有时候会去造一个中介/中间层，例如：门面模式、中介者模式、分层封装等。

5、去掉内部依赖，降低访问修饰符权限。依赖别人更少，让别人了解更少（只有必要的才公开）。