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设计模式 - 七大原则

设计模式七大原则

  • 单一职责原则

  • 接口隔离原则
  • 依赖倒转原则
  • 里氏替换原则
  • 开闭原则
  • 迪米特法则
  • 合成复用原则

单一职责原则

定义:

即对类来说,一个类应该只负责一个职责。例如,存在一个A类,负责两个不同职责,职责1、职责1,当职责1需求变更需要改变代码时,会对职责2产生影响,则需要将A类拆分为两个不同的类来处理两个职责

图解:

注意事项和细节
  • 降低类的复杂度,一个类只负责一个职责
  • 提高类的可读性,可维护性
  • 降低变更引起的风险

接口隔离原则

定义:

客户端不应该依赖它不需要的接口,即一个类对另外一个类的依赖性应当是建立在最小的接口上的

一个接口代表一个角色,不应当将不同的角色都交给一个接口。没有关系的接口合并在一起,形成一个臃肿的大接口,这是对角色和接口的污染。

图解:

依赖倒转原则

定义:
  • 高层模块不应该依赖底层模块,二者都应该依赖抽象
  • 抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象
  • 依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
  • 依赖倒转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。以抽象搭建的框架会比以细节搭建的框架稳定。在Java中,抽象指接口或者抽象类,细节就是具体实现的类
  • 使用接口或抽象类的目的就是制定规范,而不涉及任何操作,把展示细节的任务交给具体实现的类
图解:
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<img src="https://blog-1253533258.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/2019-10-8/%E4%BE%9D%E8%B5%96%E5%80%92%E8%BD%AC%E5%8E%9F%E5%88%99.png" style="zoom:67%;" />
注意事项和细节
  • 低级模块尽量都有自己的接口或抽象类,或者两者都有,程序稳定性会更好
  • 变量的声明类型尽量是接口或抽象类,这样我们的变量引用和实际对象间就存在一个缓冲层,利于程序拓展优化
  • 继承时遵循里氏原则

里氏原则

定义:

有类为T1的对象o1,和继承类T1的子类T2的对象o2,在程序中将o1替换为o2,程序不受影响。即,派生类(子类)对象可以在程式中代替其基类(超类)对象

图解:

注意事项和细节
  • 在使用继承时,尽量遵循里氏替换原则,在子类中尽量不要重写父类的方法
  • 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、赖、依赖来解决问题。

开闭原则

定义:
  • 开闭原则(Open Closed Principle)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( 对提供方),对修改关闭( 对使用方)。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。
图解:

迪米特法则

定义:
  • 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。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
  • 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,只要两个对象之间有耦合关系,我们就说这两个对象之间是朋友关系。耦合的方式很多,依赖,关联,组合,聚合等。其中,我们称出现成员变量, 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
代码解析:
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//学校总部员工类
class Employee {
	private String id;
	//省略get&set方法
    ...
}

//学院的员工类
class CollegeEmployee {
	private String id;
	//省略get&set方法
    ...
}

//管理学院员工的管理类
class CollegeManager {
    //返回学院的所有员工
    public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {
        List<CollegeEmployee> list = newArrayList<CollegeEmployee>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了 10 个员工到 list
            CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
            emp.setId("学院员工 id= " + i);
            list.add(emp);
        }
    	return list;
    }
}

//学校管理类
//分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager
//CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类,这样违背了 迪米特法则
class SchoolManager {
	//返回学校总部的员工
	public List<Employee> getAllEmployee() {
        List<Employee> list = newArrayList<Employee>();
        for (int i = 0; i < 5; i++) { //这里我们增加了 5 个员工到 list
            Employee emp = new Employee();
            emp.setId("学校总部员工 id= " + i);
            list.add(emp);
        }
    	return list;
	}
    //该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id)
	void printAllEmployee(CollegeManager sub) {
        //分析问题
        //1. 这里的 CollegeEmployee 不是 SchoolManager 的直接朋友
        //2. CollegeEmployee 是以局部变量方式出现在 SchoolManager
        //3. 违反了 迪米特法则
        //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("------------学校总部员工------------");
        for (Employee e : list2) {
            System.out.println(e.getId());	
        }
    }
}

代码改进方向

  • 前面设计的问题在于 SchoolManager 中,CollegeEmployee **类并不是SchoolManager**类的直接朋友

  • 按照迪米特法则,应该避免类中出现这样非直接朋友关系的耦合

  • 对代码按照迪米特法则,应当将打印的方法学院员工的代码块进行转移

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//管理学院员工的管理类
class CollegeManager {
    //返回学院的所有员工
    public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {
        List<CollegeEmployee> list = newArrayList<CollegeEmployee>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了 10 个员工到 list
            CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
            emp.setId("学院员工 id= " + i);
            list.add(emp);
        }
    	return list;
    }
    //输出学院员工的信息,移除掉SchoolManager中的打印学院员工代码
    public void printEmployee() {
        //获取到学院员工
        List<CollegeEmployee> list1 = getAllEmployee();
        System.out.println("------------学院员工------------");
        for (CollegeEmployee e : list1) {
        	System.out.println(e.getId());
        }
    }
}
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

合成复用原则(Composite Reuse Principle)

原则是尽量使用关联/聚合的方式,而不是使用继承

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设计原则核心思想

  • 找出应用中可能需要变化之处,把它们独立出来,不要和那些不需要变化的代码混在一起。
  • 针对接口编程,而不是针对实现编程。
  • 为了交互对象之间的 松耦合设计而努力
本文由作者按照 CC BY 4.0 进行授权

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