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| 🥨🥨10000+讲解设计模式的七大原则🥨🥨 |
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设计模式的目的
编写软件过程中，程序员面临来自耦合性，内聚以及可维护型，可扩展性，重用性，灵活性等多方面的挑战，设计模式是为了让程序（软件）具有更好的：
- 代码重用性（相同功能的代码，不用重复写）
- 可扩展性（即：当需求增加新功能时，非常方便，称为可维护性）
- 可读性（即：编程规范，便于其他程序员的阅读理解）
- 可靠性（即：当我们增加新功能后，对原来的功能没有影响）
- 使程序呈现高内聚，低耦合的特性
设计模式包含了对面向对象的精髓，“懂设计模式，你就懂了面向对象的分析和涉及（OOA/D）的精髓”
OOA：Object-Oriented Analysis（面向对象分析方法）是确定需求或者业务的角度，按照面向对象的思想来分析业务。
OOD ：面向对象设计（Object-Oriented Design，OOD）方法是OO方法中一个中间过渡环节
设计模式七大原则
设计模式原则，就是程序员在编程时，应当遵循的，也就是各种设计模式的基础（即：设计模式为什么这么设计的依据）
- 单一职责原则
- 接口隔离原则
- 依赖倒置原则
- 里氏替换原则
- 开闭原则（OOP原则：Open Closed Principle）
- 迪米特法则
- 合成复用原则
单一职责原则
基本介绍
对一个类来说，即一个类应该只负责一项职责，如果A类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。
应用实例
以交通工具案例讲解
方案一：
package com.zhao.principle.singleresponsibility;
/**
* @Author Zhao
* @Date 2021-06-22 上午 8:54
* @Version 1.0
*/
public class SingleResponsibility1 {
public static void main(String[] args) {
Vehicle vehicle = new Vehicle();
vehicle.run("摩托车");
vehicle.run("汽车");
vehicle.run("飞机");
}
}
//交通工具类
//方式一
/*
* 1、在方式1 的run方法中，违反了单一职责原则
* 2、解决的方案非常简单，根据交通工具运行方式不同，分解成不同类即可
* */
class Vehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在公路上跑......");
}
}
方案二：
package com.zhao.principle.singleresponsibility;
/**
* @Author Zhao
* @Date 2021-06-22 上午 9:07
* @Version 1.0
*/
public class SingleResponsibility2 {
public static void main(String[] args) {
RoadVehicle roadVehicle = new RoadVehicle();
AirVehicle airVehicle = new AirVehicle();
roadVehicle.run("摩托车");
roadVehicle.run("汽车");
airVehicle.run("飞机");
new AirVehicle().run("飞机");
}
}
/*
*方案二的分析
* 1、遵守单一职责原则
* 2、但是这样做的改动很大，即将类分解，同时修改客户端。
* 3、该井直接修改Vehicle类，改动的代码会较少==》方案3
* */
class RoadVehicle{
public void run(String vehicle){
System.out.println(vehicle+" 在公路运行.....");
}
}
class AirVehicle{
public void run(String vehicle){
System.out.println(vehicle+" 在天空运行.....");
}
}
class WaterVehicle{
public void run(String vehicle){
System.out.println(vehicle+" 在水中运行.....");
}
}
方案三：
package com.zhao.principle.singleresponsibility;
import java.util.function.Consumer;
/**
* @Author Zhao
* @Date 2021-06-22 上午 9:16
* @Version 1.0
*/
public class SingleResponsibility3 {
public static void main(String[] args) {
Vehicle2 vehicle2 = new Vehicle2();
vehicle2.run("汽车");
vehicle2.runAir("飞机");
vehicle2.runWater("轮船");
}
}
/*
* 方式三的分析
* 1、这种修改方法没有对原来的类做大的修改，只是增加方法
* 2、虽然没有再类这个级别上遵守单一职责原则，但是再方法上依然遵守单一职责原则。
* */
class Vehicle2 {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在公路上跑......");
}
public void runAir(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在天上跑......");
}
public void runWater(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在水中上跑......");
}
}
单一职责原则注意事项和细节：
- 降低类的复杂度，一个类只负责一项职责。
- 提高类的可读行，可维护性
- 降低变更引起的风险
- 通常情况下，我们应当遵循单一职责原则，只有逻辑足够简单，才能在代码级别违反单一职责原则；只有类中的方法数量足够少，可以在方法级别保持单一职责原则。
接口隔离原则
接口隔离原则（Interface Segergation Principle）
基本介绍
客户端不应该依赖它不需要的接口，即一个类对另一个类的依赖因嘎嘎i建立在最小的接口上
1、C通过Interface1会依赖（使用）D类
2、但是C中会使用到接口1，4，5三个方法
3、A通过Interface1会依赖（使用）B类
4、但是A中只会使用到接口1，2，3三个方法
接口隔离原则改进
用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B，类C通过接口Interface1依赖D，如果接口Interface1对于B类和C类来说不是最小接口，那么B类和C类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（这里拆分为三个接口），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
- 接口Interface1中出现的方法，根据实际情况拆分为三个接口
UML类图表示
依赖倒置原则
依赖倒转原则（Depenence Inversion Principle）是指：
- 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
- 依赖倒置原则的设计理念：相对于细节的多变性，抽象的东西要稳定的多。以抽象为基准搭建的架构比以细节为基础的架构要稳定的多。在Java中，抽象指的是接口或者抽象类，细节就是具体的实现类。
- 使用接口或抽象类的目的是指定好规范，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。
依赖倒置原则实现
依赖倒置传递的三种方式和应用案例
一、接口传递
二、构造方法传递
三、setter方法传递
依赖倒转原则的注意事项和细节
1、底层模型尽量都要由抽象类或接口，或者两者都有，程序稳定性更好。
2、变量的声明类型尽量使用抽象类或接口，这样我们的变量引用和实际对象间，就存在一个缓冲层，利于程序的扩展和优化。
3、继承要遵循里氏替换原则
案例源码
package com.zhao.principle.inversion.inprove;
public class DependencyPass {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
ChangHong changHong = new ChangHong();
OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
openAndClose.open(changHong);
//通过构造器进行依赖传递
/*OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose(changHong);
openAndClose.open();*/
//通过setter方法进行依赖传递
/*OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
openAndClose.setTv(changHong);
openAndClose.open();*/
}
}
// 方式1： 通过接口传递实现依赖
// 开关的接口
interface IOpenAndClose {
public void open(ITV tv); //抽象方法,接收接口
}
interface ITV { //ITV接口
public void play();
}
// 实现接口
class OpenAndClose implements IOpenAndClose {
public void open(ITV tv) {
tv.play();
}
}
// 方式2: 通过构造方法依赖传递
/*interface IOpenAndClose {
public void open(); //抽象方法
}
interface ITV { //ITV接口
public void play();
}
class OpenAndClose implements IOpenAndClose {
public ITV tv; //成员
public OpenAndClose(ITV tv) { //构造器
this.tv = tv;
}
public void open() {
this.tv.play();
}
}*/
// 方式3 , 通过setter方法传递
/*interface IOpenAndClose {
public void open(); // 抽象方法
public void setTv(ITV tv);
}
interface ITV { // ITV接口
public void play();
}
class OpenAndClose implements IOpenAndClose {
private ITV tv;
public void setTv(ITV tv) {
this.tv = tv;
}
public void open() {
this.tv.play();
}
}*/
class ChangHong implements ITV {
@Override
public void play() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("长虹电视机，打开");
}
}
里氏替换原则
oo中的继承性的思考和说明
1、继承包含这样一个含义：父类中凡是已经实现好的方法，实际上是设定规范和契约，虽然他不强制要求所有的子类必须遵顼这些契约，但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。
2、继承在给程序设计带来便利的同时，也带来了弊端。比如说使用继承会给程序带来侵入性，让程序的可移植性降低，增加对象间的耦合性，如果一个类被其他类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑所有的子类，并且父类修改后，所有设计的子类的功能都可能出现故障。
3、那么在编程中如何正确的使用继承那？那就要使用到里氏替换了
基本介绍
- 里氏替换原则（Liskov Substitution principle）在1988年，由麻省理工学院一位性里的女士提出的。
- 如果对每个类性为T1的对象O1，都有T2的对象O2，是的以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时类型T1的子类型。换句话说，所有引用基类（父类）的地方必须能透明的使用其子类的对象。（通俗来说就是子类替换父类对象原先所在位置，程序不受影响）
- 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。
通过一段程序来思考一下
package com.zhao.principle.liskov;
/**
* @Author Zhao
* @Date 2021-06-22 下午 11:06
* @Version 1.0
*/
public class Liskov {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3));
System.out.println("1+8=" + a.func1(1, 8));
System.out.println("=================");
B b = new B();
//本意是求出11-3
System.out.println("11-3=" + b.func1(11, 3));
//1-8
System.out.println("1-8=" + b.func1(1, 8));
System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));
}
}
//A类
class A {
//返回两个数的差
public int func1(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
//B类继承了A类
//增加了一个新的功能：两个数相加，然后和9求和
class B {
//重写了A类的方法
public int func1(int a, int b) {
return a + b;
}
public int func2(int a, int b) {
return func1(a, b) + 9;
}
}
解决方法
- 我们发现原来运行正常的相减功能发生了错误。元婴就是在B类中无意重写了父类的方法，造成了原有功能出现错误。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了一个更通俗的基类，原有的继承关系去掉，采用依赖，聚合，组合等关系替代。
改进方案
package com.zhao.principle.liskov.inprove;
import java.util.Base64;
/**
* @Author Zhao
* @Date 2021-06-22 下午 11:06
* @Version 1.0
*/
public class Liskov {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3));
System.out.println("1+8=" + a.func1(1, 8));
System.out.println("=================");
B b = new B();
//本意是求出11-3
//因为B类不在继承A类，因此调用者，不会func1时求减法了
//调用完成的功能就会很明确
System.out.println("11-3=" + b.func3(11, 3));
//1-8
System.out.println("1-8=" + b.func3(1, 8));
System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));
//使用组合仍然可以使用到A类相关方法
System.out.println("11-3="+b.func3(11,3));
}
}
//创建一个更加基础的基类
class Base {
//把更加基础的方法和成员写到Base类
}
//A类
class A extends Base {
//返回两个数的差
public int func1(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
//B类继承了A类
//增加了一个新的功能：两个数相加，然后和9求和
class B extends Base {
private A a = new A();
//如何B类需要使用A类的方法，使用组合关系
//重写了A类的方法
public int func1(int a, int b) {
return a + b;
}
public int func2(int a, int b) {
return func1(a, b) + 9;
}
//我们想使用A的方法
public int func3(int a, int b) {
return this.a.func1(a, b);
}
}
UML图
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。
- 一个软件中的类，模块和函数应该对扩展开放（对提供方来说），对修改关闭（使用方）。用与抽象构建框架，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。
- 编程中遵循其他原则，以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则
开闭原则也称为OCP原则，是相对比较重要的，我们在日常编码中都应该遵循这个原则。
代码示例
我们先用普通的方式来写一段代码：
//这是一个用于绘图的类
class GraphicEditor {
//接收Shape对象，然后根据Type绘制不同的图形
public void drawShape(Shape s) {
if (s.m_type == 1)
drawRectangle(s);
else if (s.m_type == 2)
drawCircle(s);
}
public void drawRectangle(Shape r) {
System.out.println("绘制矩形");
}
public void drawCircle(Shape r) {
System.out.println("绘制圆形");
}
}
class Shape {
int m_type;
}
class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}
}
class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
}
我们通过上面这段代码分析一下，如果我们项想在增加一个画椭圆形的方法，我们就需要在GraphicEditor在中创建一个方法，同时修改public void drawShape(Shape s)中的代码。
优缺点：
- 优点是比较好理解，简单易操作。
- 缺点违反了设计模式的OCP原则，即对扩展开放（提供方），对修改关闭（使用方），即当我们给类增加新功能的时候，尽量不要修改代码，或者尽可能少的修改代码。
- 比如像上面这段代码，我们在扩展的时候就需要修改原有的代码。
改进的思路：
把创建Shape类做成一个抽象类，并提供一个抽象方法，让子类去实现即可，这样我们有心图形种类时，只需要让新图形继承Shape，并实现draw方法即可，使用这种方式的代码就不需要修改–满足开闭原则。
代码实现
public class OCP {
public static void main(String[] args) {
//使用看看存在的问题
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Triangle());
graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
graphicEditor.drawShape(new OtherGraphic());
}
}
//这是一个用于绘图的类
class GraphicEditor {
//接收Shape对象，然后根据Type绘制不同的图形
public void drawShape(Shape s) {
s.draw();
}
}
//shape 基类
abstract class Shape {
int m_type;
public abstract void draw();//抽象方法
}
class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("绘制矩形");
}
}
class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("绘制圆形");
}
}
//新增画三角形
class Triangle extends Shape {
Triangle(){
super.m_type = 3;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("绘制三角形");
}
}
//新增一个图形
class OtherGraphic extends Shape{
@Override
public void draw() {
System.out.println("绘制其他图形");
}
}
UML 类图
迪米特法则
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（Demter 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。
- 直接的朋友指的是：每个对象都会有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。
迪米特法则注意事项和细节
6. 迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
7. 但要注意：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之间（对象间）耦合关系，但不是要求完全没有依赖关系。
代码示例：
package com.zhao.principle.demetre;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
//客户端
public class Demeter1 {
public static void main(String[] args) {
//创建了一个 SchoolManager 对象
SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();
//输出学院的员工id 和 学校总部的员工信息
schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());
}
}
//学校总部员工类
class Employee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//学院的员工类
class CollegeEmployee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//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 = new ArrayList<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 = new ArrayList<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());
}
}
}
合成复用原则
基本介绍
合成复用原则（Composite Reuse Principle）
原则尽量是使用聚合/组合的方式，而不是去使用继承的方式
设计原则核心思想
- 找出应用中可能需要变化之处把他们独立出来，不要和哪些不需要变化的代码混子在一起。
- 针对接口编程，而不是针对实现编程。
- 为了交互对象间的松耦合设计而努力。
结语
设计模式中的七大原则，并不是说一定要严格遵守。他就像是说给我们提供了一种思想，具体要不要使用根据具体情况。
| 肝了10000+字，看都看到这里了，麻烦赏个👍。 |
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