设计模式-七大设计原则汇总

什么是设计模式

 

设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。

 

设计模式经过前辈不断总结总结、不断打磨所得出的设计方法。

 

项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题，每种模式在现在中都有相应的原理来与之对应，每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的核心解决方案，这也是它能被广泛应用的原因。

 

使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。

 

设计模式不是万能的，并不能解决所有的问题，每一种设计模式都有其不同的适用场景。

 

公认的设计模式共有23种，是经过长期的实践经验留存下来的。这23种设计模式的本质是面向对象设计原则的实际运用，是对类的封装性、继承性和多态性，以及类的关联关系和组合关系的充分理解。

 

设计模式有有点也有缺点，不要为了使用设计模式而使用设计模式，避免滥用设计模式，比如我写一个hello world为什么非要使用设计模式。

 

七大设计原则

设计模式背后是七大设计原则，每一种设计模式都归属于一个或者多个设计原则，七大设计原则凌驾于23种设计模式之上。

 

凌驾于七大设计模式之上的是“拆分”。

活字印刷术之所以牛逼，能够成为中国古代四大发明之一，就是因为他对于单字进行了拆分，先制成单字的阳文反文字模，然后按照稿件把单字挑选出来，排列在字盘内，涂墨印刷，印完后再将字模拆出，留待下次排印时再次使用。

 

七大设计原则分别是：

1）单一职责原则

2）开闭原则

3）接口隔离原则

4）依赖倒置原则

5）迪米特法则（最少知道原则）

6）里氏替换原则

7）合成复用原则

 

单一职责原则：

一生二、二生三、三生万物，世间万物又何尝不是坚守着这一原则，各自发挥着各自的作用，才使得这个世界如此美好。比如刮胡刀是用来刮胡子的，把刮胡刀当吹风机使用的只有达文西（他的刮胡刀只能当吹风机使用）。

 

单一职责又称单一功能原则，这里的职责是指类变化的原因，单一职责原则规定一个类应该有且仅有一个引起它变化的原因，否则类应该被拆分。

 

该原则提出对象不应该承担太多职责，如果一个对象承担了太多的职责，至少存在以下两个缺点：

a）一个职责的变化可能会削弱或者抑制这个类实现其他职责的能力。

b）当客户端需要该对象的某一个职责时，不得不将其他不需要的职责全都包含进来，从而造成冗余代码或代码的浪费。

 

单一职责的优点：

a）降低类的复杂度。一个类只负责一项职责，其逻辑肯定要比负责多项职责简单得多。

b）提高类的可读性。复杂性降低，自然其可读性会提高。

c）提高系统的可维护性。可读性提高，那自然更容易维护了。

d）变更引起的风险降低。

 

单一职责的使用思考：

单一职责实现的难点在于“职责”没有一个可量化的标准。一个类到底需要负责哪些职责，这些职责应该如何细化，细化后是否要有一个单独的接口或类，需要根据具体的项目进行考虑，细化后职责的颗粒度因项目而异，因环境而异。

 

单一职责同样也适用于方法。一个方法应该尽可能做好一件事情。如果一个方法处理的事情太多，其颗粒度会变得很粗，不利于重用。

单一职责原则主要体现的是抽象和封装。

 

开闭原则：

在面向对象编程领域中，开闭原则指的是类或者实体应该对扩展开放，对修改关闭。也就是说如果软件应该通过扩展来实现变化，而不是通过修改已有的代码来实现变化。

 

开闭原则的作用：

a）对软件测试的影响

软件遵守开闭原则的话，软件测试时只需要对扩展的代码进行测试就可以了，因为原有的测试代码仍然能够正常运行。

b）可以提高代码的可复用性

粒度越小，被复用的可能性就越大；在面向对象的程序设计中，根据原子和抽象编程可以提高代码的可复用性。

c）可以提高软件的可维护性

遵守开闭原则的软件，其稳定性高和延续性强，从而易于扩展和维护。

 

核心思想：

解耦和增强内聚性（高内聚，低耦合）

 

开闭原则的实现方法：

通过“抽象约束、封装变化”来实现开闭原则，即通过接口或者抽象类为软件实体定义一个相对稳定的抽象层，而将相同的可变因素封装在相同的具体实现类中。

 

抽象灵活性好，适应性广，只要抽象的合理，可以基本保持软件架构的稳定。而软件中易变的细节可以从抽象派生来的实现类来进行扩展，当软件需要发生变化时，只需要根据需求重新派生一个实现类来扩展就可以了。

 

开闭原则主要体现的是抽象约束、封装变化。即通过接口或者抽象类为软件实体定义一个相对稳定的抽象层，而将相同的可变因素封装在相同的具体实现类中。

 

比如一个访问缓存的组件，可以抽象出接口ICache，之前使用的是Memcache，需要调整为Redis缓存，则需要扩展一个新接口RedisCache的实现类即可。

 

接口隔离原则：

要求程序员尽量将臃肿庞大的接口拆分成更小的和更具体的接口，不要包含臃肿的大接口。

 

接口隔离原则和单一职责都是为了提高类的内聚性、降低它们之间的耦合性，体现了封装的思想，但两者是不同的：

 

单一职责原则注重的是职责的划分，而接口隔离原则注重的是对接口依赖的隔离。

 

单一职责原则主要是约束类，它针对的是程序中的实现和细节；接口隔离原则主要约束接口，主要针对抽象和程序整体框架的构建。

 

接口隔离原则的优点：

a）接口隔离原则是为了约束接口、降低类对接口的依赖性，遵循接口隔离原则有以下优点。

b）将臃肿庞大的接口分解为多个粒度小的接口，可以预防外来变更的扩散，提高系统的灵活性和可维护性。

c）接口隔离提高了系统的内聚性，减少了对外交互，降低了系统的耦合性。

如果接口的粒度大小定义合理，能够保证系统的稳定性；但是，如果定义过小，则会造成接口数量过多，使设计复杂化；如果定义太大，灵活性降低，无法提供定制服务，给整体项目带来无法预料的风险。

d）使用多个专门的接口还能够体现对象的层次，因为可以通过接口的继承，实现对总接口的定义。

e）能减少项目工程中的代码冗余。过大的大接口里面通常放置许多不用的方法，当实现这个接口的时候，被迫设计冗余的代码。

 

核心思想：

不应该强迫客户程序依赖他们不需要使用的方法。

 

接口隔离原则的实现方法：

a）在具体应用接口隔离原则时，应该根据以下几个规则来衡量。

b）接口尽量小，但是要有限度。一个接口只服务于一个子模块或业务逻辑。

c）为依赖接口的类定制服务。只提供调用者需要的方法，屏蔽不需要的方法。

d）了解环境，拒绝盲从。每个项目或产品都有选定的环境因素，环境不同，接口拆分的标准就不同深入了解业务逻辑。

e）提高内聚，减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。

 

依赖倒置原则：

定义为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。

 

依赖倒置原则的主要作用如下：

a）依赖倒置原则可以降低类间的耦合性。

b）依赖倒置原则可以提高系统的稳定性。

c）依赖倒置原则可以减少并行开发引起的风险。

d）依赖倒置原则可以提高代码的可读性和可维护性。

 

核心思想：

要依赖于抽象，不要依赖于具体的实现。

 

依赖倒置原则的实现方法：

依赖倒置原则的目的是通过要面向接口的编程来降低类间的耦合性，所以我们在实际编程中只要遵循以下4点，就能在项目中满足这个规则。

a）每个类尽量提供接口或抽象类，或者两者都具备。

b）变量的声明类型尽量是接口或者是抽象类。

c）任何类都不应该从具体类派生。

d）使用继承时尽量遵循里氏替换原则。

 

迪米特法则（最少知道原则）：

一个类应该对自己需要耦合或者调用的类知道的最少，即你的内部如何复杂与我调用者没关系，我只需要知道你提供的N个public方法。

隐藏信息很重要（封装），也就是双方都应该保持吝啬的态度。

 

迪米特法则的优点：

a）其目的是降低类之间的耦合度，提高模块的相对独立性。

b）由于亲合度降低，从而提高了类的可复用率和系统的扩展性。

 

迪米特法则强调以下两点：

a）从依赖者的角度来说，只依赖应该依赖的对象。

b）从被依赖者的角度说，只暴露应该暴露的方法。

核心思想：

一个对象应当对其他对象有尽可能少的了解，不和陌生人说话，保持吝啬、高冷的态度。

在运用迪米特法则时要注意以下几点。

a）在类的划分上，应该创建弱耦合的类。类与类之间的耦合越弱，就越有利于实现可复用的目标。

b）在类的结构设计上，尽量降低类成员的访问权限，包括方法和属性。

c）在类的设计上，优先考虑将一个类设置成不变类，比如java底层的BigDecimal、Integer他们没有可改变的属性。

d）在对其他类的引用上，将引用其他对象的次数降到最低。

e）谨慎使用序列化（Serializable）功能。（远程调用序列化使用，接口变更属于项目管理的范畴，服务端与客户端应该同步更新）。

 

里氏替换原则：

里氏替换原则主要阐述了有关继承的一些原则，也就是什么时候应该使用继承，什么时候不应该使用继承，以及其中蕴含的原理。它反映了基类与子类之间的关系，是对开闭原则的补充，是对实现抽象化的具体步骤的规范。

 

里氏替换原则作用：

a）里氏替换原则是实现开闭原则的重要方式之一。

b）它克服了继承中重写父类造成的可复用性变差的缺点。

c）它是动作正确性的保证。即类的扩展不会给已有的系统引入新的错误，降低了代码出错的可能性。

 

核心思想：

任何父类出现的地方，子类都可以替代出现。

 

里氏替换原则的实现方法：

里氏替换原则通俗来讲就是：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。也就是说：子类继承父类时，除添加新的方法完成新增功能外，尽量不要重写父类的方法。

 

如果程序违背了里氏替换原则，则子类的对象在基类出现的地方会出现运行错误。这时其修正方法是：取消原来的继承关系，重新设计它们之间的关系。

 

如鸟类都会飞，大燕会飞，可以继承鸟类，而鸵鸟不会分，则不能继承鸟类，只能继承动物类。

 

合成复用原则：

合成复用原则又叫组合/聚合复用原则。它要求在软件复用时，要尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现，其次才考虑使用继承关系来实现。

如果要使用继承关系，则必须严格遵循里氏替换原则。合成复用原则同里氏替换原则相辅相成的，两者都是开闭原则的具体实现规范。

 

核心思想：

尽量使用对象组合，而不是继承来达到复用的目的。

 

通常类的复用分为继承复用和合成复用两种，继承复用虽然有简单和易实现的优点，但它也存在以下缺点。

a）继承复用破坏了类的封装性。因为继承会将父类的实现细节暴露给子类，父类对子类是透明的，所以这种复用又称为“白箱”复用。

b）子类与父类的耦合度高。父类的实现的任何改变都会导致子类的实现发生变化，这不利于类的扩展与维护。

 

采用组合或聚合复用时，可以将已有对象纳入新对象中，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，它有以下优点。

a）它维持了类的封装性。因为成分对象的内部细节是新对象看不见的，所以这种复用又称为“黑箱”复用。

b）新旧类之间的耦合度低。这种复用所需的依赖较少，新对象存取成分对象的唯一方法是通过成分对象的接口。

 

实现：

比如大雁会飞，大雁有一双翅膀的引用，具体怎么飞，交给翅膀，往上飞还是向下飞，加速还是减速，只需要传递信息给翅膀即可。

 

公众号：jvm知识库