大话设计模式：七大设计原则

目录

一、单一职责原则（‌Single Responsibility Principle, SRP）‌

二、开放封闭原则（‌Open-Closed Principle, OCP）

三、依赖倒置原则（‌Dependency Inversion Principle, DIP）

四、里氏替换原则（‌Liskov Substitution Principle, LSP）

五、接口隔离原则（‌Interface Segregation Principle, ISP）

六、合成复用原则（‌Composite Reuse Principle, CRP）

七、迪米特法则（‌Demeter Principle, DP）

设计模式的七大原则是软件设计和开发中的重要指导原则，‌它们帮助开发者创建可扩展、‌可维护和灵活的软件系统。‌这些原则包括：‌

  1. 单一职责原则（‌Single Responsibility Principle, SRP）‌：‌一个类应该只有一个引起变化的原因。‌这意味着每个类应该有一个明确的职责，‌并且仅负责完成一项功能，‌这样可以使类更加模块化和可维护。‌
  2. 开放封闭原则（‌Open-Closed Principle, OCP）‌：‌软件实体（‌如类、‌模块或函数）‌应该对扩展开放，‌对修改关闭。‌这意味着当软件需要适应新的环境或需求时，‌应该通过添加新的代码来扩展系统的行为，‌而不是修改现有的代码。‌
  3. 依赖倒置原则（‌Dependency Inversion Principle, DIP）‌：‌高层模块不应该依赖于低层模块，‌它们都应该依赖于抽象。‌抽象不应该依赖于细节，‌细节应该依赖于抽象。‌这意味着代码应该依赖于接口或抽象类，‌而不是具体的实现类。‌
  4. 里氏替换原则（‌Liskov Substitution Principle, LSP）‌：‌子类型必须能够替换其基类型而不会产生任何问题。‌这确保了继承关系的正确使用，‌子类应该能够保持与父类相同的接口和行为，‌从而保持系统的稳定性和可维护性。‌
  5. 接口隔离原则（‌Interface Segregation Principle, ISP）‌：‌客户端不应该依赖于它不需要的接口。‌这意味着接口应该被细分为更小的、‌更具体的接口，‌这样客户端只需要知道和使用它感兴趣的方法。‌
  6. 合成复用原则（‌Composite Reuse Principle, CRP）‌：‌优先使用对象组合而不是继承来达到复用的目的。‌这意味着在面向对象设计中，‌应该优先考虑通过组合或聚合关系来复用已有的设计和实现，‌而不是通过继承。‌
  7. 迪米特法则（‌Demeter Principle, DP）‌：‌一个对象应当仅与它的朋友（‌friendly objects）‌说话。‌这有助于减少对象之间的耦合，‌提高软件的可维护性和可读性。‌

遵循这些原则可以帮助开发人员创建更加灵活、‌可维护和可扩展的软件系统。

一、单一职责原则（‌Single Responsibility Principle, SRP）‌

 定义：一个类应该只有一个引起它变化的原因。

一个类 / 接口 / 方法只负责一项职责

优点：降低类的负责度、提高类的可读性，提高系统的可维护性、降低变更的风险。

public interface UserService {void updateUser(User user,int opt);
}

传入修改类型，用户名，去修改用户信息。但这里却违背了（单一职责原则）

改造方法：

public interface UserService {void changeName(String name);void changePwd(String pwd);
}

这种更符合我们单一职责原则。

但是我们开发的时候可能会有些迷茫，什么时候去划分，什么时候放到一起，那这个时候，就应该去重新审视代码，哪些是需要合并到一起，哪些是要应用。

这里的原则，既是最简单的原则，也是最难的原则，难的时候，可能我们不是特别好区分。

二、开放封闭原则（‌Open-Closed Principle, OCP）

定义：一个软件实体，例如类、模块、函数，应该对扩展是开放的，对修改是关闭的。

实现：用抽象构建框架，用实现扩展细节。

优点：提高软件系统的可复用性及可维护性。

用例：

书籍实体：

public interface IBook {/*** 编号* @return*/Integer getId();/*** 名称* @return*/String getName();/*** 价格* @return*/Double getPrice();
}

书籍接口：

public class BookImpl implements IBook {private Integer id;private String name;private Double price;public BookImpl(Integer id, String name, Double price) {this.id = id;this.name = name;this.price = price;}@Overridepublic Integer getId() {return id;}@Overridepublic String getName() {return name;}@Overridepublic Double getPrice() {return price;}}

测试用例： 

public class Test {public static void main(String[] args) {DiscountBookImpl book = new DiscountBookImpl(1,"java", 100.0);System.out.println("Book Id: " + book.getId() + ", Title: " + book.getTitle() + ", Price: " + book.getPrice());}
}

假设我们来了业务需求，书籍打折，我们在原来的书籍接口上这样修改：

public class BookImpl implements IBook {private Integer id;private String name;private Double price;public BookImpl(Integer id, String name, Double price) {this.id = id;this.name = name;this.price = price;}@Overridepublic Integer getId() {return id;}@Overridepublic String getName() {return name;}@Overridepublic Double getPrice() {return this.price * 0.8;}}

这样本身就违背了我们这条原则，正确的做法应该是：

新建一个打折书籍接口：

public class DiscountBookImpl extends BookImpl{public DiscountBookImpl(Integer id, String name, Double price, Double discount) {super(id, name, price);this.discount = discount;}@Overridepublic Double getPrice() {return super.getPrice() * 0.8;}public Double getOriginalPrice() {return super.getPrice();}
}

三、依赖倒置原则（‌Dependency Inversion Principle, DIP）

定义：程序要依赖于抽象接口，不要依赖于具体实现。简单的说就是要求对抽象进行编程，不要对实现进行编程。 

面向过程的开发，上层调用下层，上层依赖于下层，当下层剧烈变动时上层也要跟着变动，这就会导致模块的复用性降低而大大提高了开发的成本。

面向对象的开发很好的解决了这个问题，一般情况下抽象的变化概率很小，让用户程序依赖于抽象，实现的细节也依赖于抽象。即使实现细节不断变动，只要抽象不变，客户程序就不需要变化。

优点：可以减少类间的耦合性，提高系统的稳定性，提高代码可读性和维护性，可降低修改程序所造成的风险。

用例：

学生实体：

public class Student {public void studyJavaCourse() {System.out.println("学习Java课程");}public void studyPythonCourse() {System.out.println("学习Python课程");}
}

学生学习课程：

public class Test {public static void main(String[] args) {Student student = new Student();student.studyJavaCourse();student.studyPythonCourse();}
}

降低耦合改造：

新建课程接口：

public interface ICourse {void study();
}

新建Java课程类：

public class JavaCourse implements ICourse {@Overridepublic void study(){System.out.println("JavaCourse study");}
}

新建Python类：

public class PythonCourse extends ICourse {@Overridepublic void study(){System.out.println("PythonCourse study");}
}

改造学生实现类：

public class Student {public void study(ICourse course){course.study();}
}

改造测试类：

public class Test {public static void main(String[] args) {JavaCourse javaCourse = new JavaCourse();Student student = new Student();Student.study(javaCourse);}
}

改造之后，依赖于上层、下层通过接口访问。

改造2【利用Spring构造器依赖注入原理】

Student改造：

public class Student {ICourse course;public Student(ICourse course){this.course = course;}public void study(){course.study();}
}

测试类改造：

public class Test {public static void main(String[] args) {JavaCourse javaCourse = new JavaCourse();Student student = new Student(javaCourse);Student.study();}
}

改造3【利用Spring Set注入】

Student改造：

public class Student {ICourse course;public void setCourse(ICourse course){this.course = course;}public void study(){course.study();}
}

测试类改造：

public class Test {public static void main(String[] args) {JavaCourse javaCourse = new JavaCourse();Student student = new Student();student.setCourse(javaCourse);Student.study();}
}

备注：执行的过程是一样的

四、里氏替换原则（‌Liskov Substitution Principle, LSP）

定义：派生类（子类）对象可以在程式中替代其基类（超类）对象。

因为继承带来的侵入性，增加了耦合性，也降低了代码灵活性，父类修改代码，子类也会受到影响，此时就需要里氏替换原则。

  • 子类必须实现父类的抽象方法，但不得重写（覆盖）父类的非抽象（已实现）方法。【在java里面可以重写，但是不建议】
  • 子类中可以增加自己特有的方法。
  • 当子类覆盖或实现父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形参）要比父类方法的输入参数更宽松。
  • 当子类的方法实现父类的抽象方法时，方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格。

用例：

父类：

public class Parent {public void method(int i){System.out.println("Parent method");}
}

子类：

public class Child extends Parent {@Overridepublic void method(int i){System.out.println("Child method");}
}

单元测试：

public class Test {public static void main(String[] args) {Parent p = new Parent();p.method(10);}
}

执行结果：

当改成子类时：

public class Test {public static void main(String[] args) {Parent p = new Child();p.method(10);}
}

用里氏替换原则进行调整。

父类：

public abstract class Parent {public List method(ArrayList i){return null;}public abstract ArrayList<String> method(List i);public abstract void abstractMethod(int i);
}

子类：

public class Child extends Parent {@Overridepublic ArrayList<String> method(List i){System.out.println("Child method");return null;}@Overridepublic void abstractMethod(int i) {}public void method2(int i){System.out.println("Child method2");}
}

优点：

  1. 提高了代码的重用性，子类拥有父类的方法和属性；
  2. 提高代码的可扩展性，子类可形似于父类，但异于父类，保留自我的特性；

缺点：侵入性、不够灵活、高耦合

  1. 继承是侵入的，只要继承就必须拥有父类的所有方法和属性，在一定程度上约束了子类，降低了代码的灵活性；
  2. 增加了耦合，当父类的常量、变量或者方法被修改了，需要考虑子类的修改，所以一旦父类有了变动，很可能会造成非常糟糕的结果，要重构大量的代码。 

五、接口隔离原则（‌Interface Segregation Principle, ISP）

定义：用多个专门的接口，不使用单一的总接口，客户端不应该依赖他不需要的接口

  • 一个类对应一个类的依赖应该建立在最小的接口上
  • 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

优点：符合高内聚低耦合的设计思想，从而使得类具有很好的可读性、可扩展性和可维护性

通俗点讲，把几个大的接口分成小接口，把接口细化。

动物接口：

public interface IAnimal {void pref();void fly();void swim();
}

狗实体：

public class Dog implements Animal {@Overridepublic void prey(){}@Overridepublic void fly(){}@Overridepublic void swim(){}
}

但是狗不会飞

鸟实体：

public class Bird implements Animal{@Overridepublic void prey(){}@Overridepublic void fly(){}@Overridepublic void swim(){}
}

鸟也不会游泳

这个时候，我们就应该把接口隔离，把它分开。

public class Bird implements IPreyable, IFlyable{@Overridepublic void prey(){}@Overridepublic void fly(){}
}

设计接口的时候呢，过大过小都不好，只有不断的思考，才能去实现

六、合成复用原则（‌Composite Reuse Principle, CRP）

定义：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。

问题由来：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。

  • 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。
  • 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。
  • 它限制了复用的灵活性。从父类继承而来的实现是静态的，在编译时已经定义，所以在运行时不可能发生变化。

解决方案：合成复用原则，是通过将已有的对象纳入新对象中，作为新对象的成员对象来实现的，新对象可以调用已有对象的功能，从而达到复用的效果。

继承关系：

引擎类：

public class Engine {//发动机功率String power;//发动机排量String displacement;
}

汽车类：

public class Car extends Engine {//汽车型号String type;//汽车重量String weight;
}

使用合成类进行改造：

public class Car{//汽车型号String type;//汽车重量String weight;Engine engine;
}

使用之前的类作为现在的一个属性

合成是拥有关系，聚合是整体与部分的关系。

聚合：班级，学生，班级是一个整体，学生是一个部分，一个班级里有很多班级，这种关系叫聚合。而汽车，汽车有很多构建，他们有很多东西组成。聚合是实心的对象与实心的组合，而合成是空心与实心的实现。两者非常像。要根据具体业务进行区分。

七、迪米特法则（‌Demeter Principle, DP）

定义：一个对象对其他对象保持最少的了解。又叫最少知道原则

通俗点讲：小明、小张都想知道彼此新入职公司对方的工资，但是他们作为职业打工人心里都默念打工人基本素养（社会上的事情少打听，以免破坏员工和谐）

  • 强调只和朋友交流
  • 朋友：出现在成员变量、方法的输入、输出参数中的类成为成员朋友类，而出现在方法体内部的类不属于朋友类

优点：降低类之间的耦合

1987年美国在一个项目组提出的概念。

用例：

学生类： 

public class Student {}

班长类：

public class Monitor {public void count(List<Student> students){System.out.println("学生数："+students.size());}
}

老师类：

public class Teacher {public void commond(Monitor monitor){List<Student> students = new ArrayList<>();for(int i=0;i<10;i++){students.add(new Student());}monitor.count(students);}
}

测试类：

public class Test {public static void main(String[] args) {Teacher teacher = new Teacher();teacher.commond(new Monitor());}
}

改造，老师只跟班长进行交流、不跟学生进行交流：

班长类：

public class Monitor {public void count(){List<Student> students = new ArrayList<>();for(int i=0;i<10;i++){students.add(new Student());}System.out.println("学生数："+students.size());}
}

老师类：

public class Teacher {public void commond(Monitor monitor){monitor.count();}
}

单元测试类：

public class Test {public static void main(String[] args) {Teacher teacher = new Teacher();teacher.commond(new Monitor());}
}

明显职责变得更清晰了 

 

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