设计模式六大原则

前言

设计模式共有六个原则，分别是：

• 单一职责原则
• 开闭原则
• 里氏替换原则
• 依赖倒置原则
• 接口隔离原则
• 迪米特法则

单一职责原则告诉我们实现类要职责单一；
里氏替换原则告诉我们不要破坏继承体系；
依赖倒置原则告诉我们要面向接口编程；
接口隔离原则告诉我们在设计接口的时候要精简单一；迪米特法则告诉我们要降低耦合；
开闭原则是告诉我们要对扩展开放，对修改关闭。

对这六个原则的遵守并不是是和否的问题，而是多和少的问题，也就是说，我们一般不会说有没有遵守，而是说遵守程度的多少。
任何事都是过犹不及，设计模式的六个设计原则也是一样，制定这六个原则的目的并不是要我们刻板的遵守他们，而需要根据实际情况灵活运用。对他们的遵守程度只要在一个合理的范围内，就算是良好的设计。
下面将分别进行具体介绍。

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单一职责原则

定义

单一职责原则(Single Responsibility Principle, SRP)：一个类只负责一个功能领域中的相应职责，或者可以定义为：就一个类而言，应该只有一个引起它变化的原因。

特点

一个类只负责一项职责。如果一个类包含多种职责，就应该把类拆分。

适用问题

如果类A有两个职责：d1，d2。当职责d1需要修改时，可能会导致原本运行正常的职责d2功能产生问题。

解决方法

如果一个类包含多种职责，就应该把类拆分。分别建立两个类A、B，让A负责d1，B负责d2。当需要修改某一职责，那么将不会对另外一个功能产生影响。

原则

只有逻辑足够简单，才可以在代码级别上违反单一职责原则；只有类中方法数量足够少，才可以在方法级别上违反单一职责原则

优点

• 可以降低类的复杂度，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的多；
• 提高类的可读性，提高系统的可维护性；
• 变更引起的风险降低，变更是必然的，如果单一职责原则遵守的好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。

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开闭原则

定义

开闭原则(Open-Closed Principle, OCP)：一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭。即软件实体应尽量在不修改原有代码的情况下进行扩展。

特点

对扩展开放，对修改关闭。

适用问题

在软件的生命周期内，因为变化、升级和维护等原因需要对软件原有代码进行修改时，可能会给旧代码中引入错误。

解决方法

当软件需要变化时，不应该通过修改已有的代码来实现变化，而是尽量通过扩展原有代码。

优点

使程序的扩展性好，易于维护和升级。

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里氏替换原则

定义

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)：所有引用基类（父类）的地方必须能透明地使用其子类的对象。

特点

这一原则与继承紧密相关。如果对每一个类型为 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。

适用问题

当使用继承时，遵循里氏替换原则。子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。

解决方法

在实际编程中，我们常常会通过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特别是运用多态比较频繁时，程序运行出错的几率非常大。如果非要重写父类的方法，比较通用的做法是：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。

原则

（1）子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法。
（2）子类中可以增加自己特有的方法。
（3）当子类的方法重载父类的方法时，方法的形参要比父类方法的输入参数更宽松。
（4）当子类的方法实现父类的抽象方法时，方法的返回值要比父类更严格。

优点

提高继承体系的可复用性，大大降低运用多态产生错误的可能性。

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依赖倒置原则

定义

依赖倒转原则(Dependency Inversion Principle, DIP)：抽象不应该依赖于细节，细节应当依赖于抽象。换言之，要针对接口编程，而不是针对实现编程。

特点

抽象指的是接口或者抽象类，细节就是具体的实现类，使用接口或者抽象类的目的是制定好规范和契约，而不去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。

适用问题

类A的方法依赖类B，如果需要A通过C来实现同样的功能，则必须通过修改类A的代码来达成。这种场景下，类A一般是高层模块，负责复杂的业务逻辑；类B和类C是低层模块，负责基本的原子操作；假如修改类A，会给程序带来不必要的风险。

解决方法

通过面向接口编程，将方法的参数类型设置为接口。而之前的具体实现类来实现接口中的方法。

原则

• 低层模块尽量都要有抽象类或接口，或者两者都有。
• 变量的声明类型尽量是抽象类或接口。
• 使用继承时遵循里氏替换原则。

优点

采用依赖倒置原则给多人并行开发带来了极大的便利。参与协作开发的人越多、项目越庞大，采用依赖倒置原则的意义就越重大。现在很流行的TDD开发模式就是依赖倒置原则最成功的应用。

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接口隔离原则

定义

接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)：使用多个专门的接口，而不使用单一的总接口，即客户端不应该依赖那些它不需要的接口。

特点

实现类不应该依赖它不需要实现接口具体方法的接口。
建立单一接口，不要建立庞大臃肿的接口，尽量细化接口，接口中的方法尽量少。也就是说，我们要为各个类建立专用的接口，而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用。

适用问题

接口A需要实现方法a、b、c，具体实现类B实现方法a、b，实现类C实现a、c。所以B,C需要实现它们不需要的方法。

解决方法

将接口A继续拆分为独立的几个接口，类B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。

原则

• 接口尽量小，但是要有限度。对接口进行细化可以提高程序设计灵活性是不挣的事实，但是如果过小，则会造成接口数量过多，使设计复杂化。所以一定要适度。
• 为依赖接口的类定制服务，只暴露给调用的类它需要的方法，它不需要的方法则隐藏起来。只有专注地为一个模块提供定制服务，才能建立最小的依赖关系。
• 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

优点

很多人会觉的接口隔离原则跟之前的单一职责原则很相似，其实不然。其一，单一职责原则原注重的是职责；而接口隔离原则注重对接口依赖的隔离。其二，单一职责原则主要是约束类，其次才是接口和方法，它针对的是程序中的实现和细节；而接口隔离原则主要约束接口接口，主要针对抽象，针对程序整体框架的构建。

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迪米特法则

定义

迪米特法则(Law of Demeter, LoD)：一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用。

特点

一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说无论被依赖的类多么复杂，都应该将逻辑封装在方法的内部，通过public方法提供给外部。这样当被依赖的类变化时，才能最小的影响该类。

适用问题

类与类之间的关系越密切，耦合度越大，当一个类发生改变时，对另一个类的影响也越大。

解决方法

尽量降低类与类之间的耦合。

原则

高内聚，低耦合。

优点

极大地降低程序耦合性。

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