设计模式的七大原则

  • 设计模式原则,其实就是程序员在编程时,应当遵守的原则,也是各种设计模式的基础(即:设计模式为什么这样设计的依据)

1、单一职责原则

  • 基本介绍:
    • 对类来说的,即一个类应该只负责一项原则。如果类A负责两个不同的职责: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。
  • 注意事项和细节:
    • 降低类的复杂度,一个类只负责一项职责。
    • 提高类的可读性,可维护性
    • 降低变更引起的风险
    • 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

2、接口隔离原则

  • 基本介绍:
    • 客户端不应该以来他不需要的接口,即一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上
  • 应传统方法的问题和使用接口隔离原则改进:
    • 类A通过接口Interface1依赖类B,类c通过接OInterface1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
    • 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
    • 接OInterface1中出现的方法,根据实际情况拆分为三个接口
    • 代码实现

3、依赖倒转(倒置)原则

  • 基本介绍:
    • 高层模块不应该依赖低层模块,二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
    • 依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
    • 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
    • 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:接口传递、构造方法传递、Setter方式传递
  • 注意事项和细节:
    • 低层模块尽量都要有抽象类或接口,或者两者都有,程序稳定性更好.
    • 变量的声明类型尽量是抽象类或接口,这样我们的变量引用和实际对象间,就存在一个缓冲层,利于程序扩展和优化
    • 继承时遵循里氏替换原则

4、里氏替换原则

  • 基本介绍:
    • 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
    • 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
  • 解决方法:
    • 在实际编程中,我们常常会通过重写父类的方法完成新的功能,这样写起来虽然简单,但整个继承体系的复用性会比较差。特别是运行多态比较频繁的时候
    • 通用的做法是:原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类,原有的继承关系去掉,采用依赖,聚合,组合等关系代替.

5、开闭原则

  • 基本介绍:
    • 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。
    • 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。

6、迪米特原则

  • 基本介绍:
    • 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。
  • 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

7、合成复用原则

  • 基本介绍:
    • 原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是继承

设计原则的核心思想

  • 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

 


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### 设计模式七大原则详解 #### 单一职责原则 (SRP) 单一职责原则指出一个类应该只有一个引起它变化的原因。如果一个类承担了过多的责任,则会增加其复杂度,降低系统的稳定性。因此,在设计时应确保每个类只负责一项功能[^1]。 ```java // 正确做法:分离不同职责到不同的类中 class User { private String name; public void setName(String newName){ this.name = newName; } } ``` #### 开闭原则 (OCP) 开闭原则强调软件实体应对扩展开放而对修改关闭。这意味着可以通过添加新代码的方式使系统行为发生改变而不必改动现有源码。利用接口或抽象基类可以很好地支持这一特性[^3]。 ```csharp public interface IShape{ double GetArea(); } public class Circle : IShape{/*...*/} public class Rectangle : IShape{/*...*/} // 新增形状无需更改原有逻辑 List<IShape> shapes = new List<IShape>(); shapes.Add(new Circle()); shapes.Add(new Rectangle()); foreach(var shape in shapes){ Console.WriteLine(shape.GetArea()); } ``` #### 里氏替换原则 (LSP) 该原则规定子类型必须能够完全替代它们的父类型。任何原本使用基类对象的地方都可以直接替换成派生类的对象而不影响程序正确性。这有助于提高继承结构的安全性和灵活性[^2]。 ```cpp class Bird { virtual void fly()=0; }; class Sparrow : public Bird {/* 实现fly方法 */}; class Ostrich : public Bird {/* 不实现fly,违背此原则 */} ``` #### 接口隔离原则 (ISP) 接口隔离原则提倡客户端不应该依赖于那些他们不使用的接口;多个特定客户专用的小接口优于一个通用的大接口。这样做可以让各个组件之间的耦合更加松散,便于后期维护和升级。 ```typescript interface IPrinterOperations { print():void; } interface IFaxOperations { sendFax(faxData:string):boolean; } class ModernPrinter implements IPrinterOperations,IFaxOperations {/* ... */} ``` #### 依赖倒置原则 (DIP) 高层模块不应依赖低层模块,二者都应该依赖于抽象;具体而言就是面向接口编程而非具体的实现。这样的架构使得整个应用程序更易于测试、重构以及适应未来需求的变化。 ```python from abc import ABCMeta, abstractmethod class Switchable(metaclass=ABCMeta): @abstractmethod def turn_on(self)->None: pass def switch_power(device:Switchable): device.turn_on() ``` #### 迪米特法则/最少知道原则 (LoD) 迪米特法则是指一个对象应当对其它对象有尽可能少的了解。换句话说,尽量减少相互间的交互关系,保持较低程度的耦合状态。这样做的好处是可以简化调试过程并增强系统的健壮性。 ```php <?php class LightBulb { function on(){/*...*/} function off(){/*...*/} } $lightbulb=new LightBulb(); // 避免过度暴露内部属性给外部调用者 echo $lightbulb->on(); ?> ``` #### 合成聚合复用原则 (CARP) 合成聚合复用原则建议优先考虑组合/聚合方式重用已有组件的功能,而不是通过继承机制来达到目的。因为前者通常具有更好的可读性和更高的内聚力,同时也更容易理解和管理。 ```xml <!-- XML配置文件 --> <person> <name>John Doe</name> <!-- 使用地址作为组成部分 --> <address street="Main St." city="Springfield"/> </person> ```
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