设计模式之六大设计原则

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

原始定义,"There should never be more than one reason for a class to change."

单一职责原则要求一个接口或类只有一个原因引起变化,也就是一个接口或类只有“一个职责”。

单一职责原则提出了一个编写程序的标准,用“职责”或“变化原因”来衡量接口或类设计得是否优良,但是“职责”和“变化原因”都是不可度量的,因项目而异,因环境而异。

优点,

● 类的复杂性降低,实现什么职责都有清晰明确的定义;
● 可读性提高,复杂性降低,那当然可读性提高了;
● 可维护性提高,可读性提高,那当然更容易维护了;
● 变更引起的风险降低,变更是必不可少的,如果接口的单一职责做得好,一个接口修改只对相应的实现类有影响,对其他的接口无影响,这对系统的扩展性、维护性都有非常大的帮助。

二、里氏替换原则(Liskov Substitution Principle,简称LSP) 子类可以替换父类原则

主要讲的是继承关系。

继承的优点

● 代码共享,减少创建类的工作量,每个子类都拥有父类的方法和属性;
● 提高代码的重用性;
● 子类可以形似父类,但又异于父类,“龙生龙,凤生凤,老鼠生来会打洞”是说子拥有父的“种”,“世界上没有两片完全相同的叶子”是指明子与父的不同;
● 提高代码的可扩展性,实现父类的方法就可以“为所欲为”了,君不见很多开源框架的扩展接口都是通过继承父类来完成的;
● 提高产品或项目的开放性。

继承的缺点

● 继承是侵入性的。只要继承,就必须拥有父类的所有属性和方法;
● 降低代码的灵活性。子类必须拥有父类的属性和方法,让子类自由的世界中多了些约束;
● 增强了耦合性。当父类的常量、变量和方法被修改时,需要考虑子类的修改,而且在缺乏规范的环境下,这种修改可能带来非常糟糕的结果——大段的代码需要重构。

LSP的定义

● 第一种定义,也是最正宗的定义: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.

  (如果对每一个类型为S的对象o1,都有类型为T的对象o2,使得以T定义的所有程序P在所有的对象o1都代换成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。)

● 第二种定义:Functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it.(所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。)

三、依赖倒置原则

主要是“面向接口编程”-- OOD(Object-Oriented Design,面向对象设计)的精髓之一

依赖倒置原则的原始定义是:
"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 abstractions."

从上面可以理解为以下:

● 高层模块不应该依赖低层模块,两者都应该依赖其抽象;
● 抽象不应该依赖细节;
● 细节应该依赖抽象。

● 模块间的依赖通过抽象发生,实现类之间不发生直接的依赖关系,其依赖关系是通过接口或抽象类产生的;
● 接口或抽象类不依赖于实现类;
● 实现类依赖接口或抽象类。

优点:可以减少类间的耦合性,提高系统的稳定性,降低并行开发引起的风险,提高代码的可读性和可维护性。

四、接口隔离原则

在讲接口隔离原则之前,先明确一下我们的主角——接口。接口分为两种:


● 实例接口(Object Interface),在Java中声明一个类,然后用new关键字产生一个实例,它是对一个类型的事物的描述,这是一种接口。比如你定义Person这个类,然后使用Person zhangSan=new Person()产生了一个实例,这个实例要遵从的标准就是Person这个类,Person类就是zhangSan的接口。疑惑?看不懂?不要紧,那是因为让Java语言浸染的时间太长了,只要知道从这个角度来看,Java中的类也是一种接口。


● 类接口(Class Interface),Java中经常使用的interface关键字定义的接口。


主角已经定义清楚了,那什么是隔离呢?它有两种定义,如下所示:
● 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 interface.(类间的依赖关系应该建立在最小的接口上。)

 第一种定义:“客户端不应该依赖它不需要的接口”,那依赖什么?依赖它需要的接口。

再看第二种定义:“类间的依赖关系应该建立在最小的接口上”,它要求是最小的接口,也是要求接口细化,接口纯洁。

我们可以把这两个定义概括为一句话:建立单一接口,不要建立臃肿庞大的接口。再通俗一点讲:接口尽量细化,同时接口中的方法尽量少。

接口隔离原则与单一职责的审视角度是不相同的,单一职责要求的是类和接口职责单一,注重的是职责,这是业务逻辑上的划分,而接口隔离原则要求接口的方法尽量少。

五、迪米特原则

迪米特法则(Law of Demeter,LoD)也称为最少知识原则(Least KnowledgePrinciple,LKP)

迪米特法则还有一个英文解释是:Only talk to your immediate friends(只与直接的朋友通信。)什么叫做直接的朋友呢?每个对象都必然会与其他对象有耦合关系,两个对象之间的耦合就成为朋友关系,这种关系的类型有很多,例如组合、聚合、依赖等。

注意 一个类只和朋友交流,不与陌生类交流,不要出现getA().getB().getC().getD()这种情况(在一种极端的情况下允许出现这种访问,即每一个点号后面的返回类型都相同),类与类之间的关系是建立在类间的,而不是方法间,因此一个方法尽量不引入一个类中不存在的对象,当然,JDK API提供的类除外。

迪米特法则的核心观念就是类间解耦,弱耦合,只有弱耦合了以后,类的复用率才可以提高。其要求的结果就是产生了大量的中转或跳转类,导致系统的复杂性提高,同时也为维护带来了难度。读者在采用迪米特法则时需要反复权衡,既做到让结构清晰,又做到高内聚低耦合

六、开闭原则

开闭原则的定义:
Software entities like classes,modules and functions should be open for extension but closed for modifications.(一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放,对修改关闭。)

开闭原则告诉我们应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完成变化,它是为软件实体的未来事件而制定的对现行开发设计进行约束的一个原则。

注意 开闭原则对扩展开放,对修改关闭,并不意味着不做任何修改,低层模块的变更,必然要有高层模块进行耦合,否则就是一个孤立无意义的代码片段。

首先,开闭原则非常著名,只要是做面向对象编程的,甭管是什么语言,Java也好,C++也好,或者是Smalltalk,在开发时都会提及开闭原则。
其次,开闭原则是最基础的一个原则,前五章节介绍的原则都是开闭原则的具体形态,也就是说前五个原则就是指导设计的工具和方法,而开闭原则才是其精神领袖。换一个角度来理解,依照Java语言的称谓,开闭原则是抽象类,其他五大原则是具体的实现类,开闭原则在面向对象设计领域中的地位就类似于牛顿第一定律在力学、勾股定律在几何学、质能方程在狭义相对论中的地位,其地位无人能及。

最后,开闭原则是非常重要的,可通过以下几个方面来理解其重要性。


1. 开闭原则对测试的影响

2. 开闭原则可以提高复用性

3. 开闭原则可以提高可维护性

4. 面向对象开发的要求

万物皆对象,我们需要把所有的事物都抽象成对象,然后针对对象进行操作,但是万物皆运动,有运动就有变化,有变化就要有策略去应对,怎么快速应对呢?这就需要在设计之初考虑到所有可能变化的因素,然后留下接口,等待“可能”转变为“现实”

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