设计模式的七大原则

一、设计模式的目的

　　设计模式主要是为了解决在编写代码过程中，面临的耦合性、内聚性、可维护性、可扩展行、重用性、灵活性等多方面的挑战。

代码重用性：相同功能的代码不用多次编写
可读性：编程规范，便于他人的阅读和理解
可扩展性：当需要添加新功能时，非常的方便
可靠性：当增加新的功能后，对原来的功能没有影响
最终达到高内聚低耦合的特性

二、设计模式七大原则

　　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。

单一职责原则
接口隔离原则
依赖倒转(倒置)原则
里氏替换原则
开闭原则
迪米特法则
合成复用原则

三、单一职责原则

1，基本介绍

　　对类来说的，即一个类应该只负责一项职责。如类A负责两个不同职责：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

2，应用实例

a）方案1

/**
 * 方案1:违反单一职责，所有的交通工具采用同一种方式运行
 */
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");
    }
}

class Vehicle{
    public void run(String vehicle) {
        System.out.println(vehicle + " 在公路上运行....");
    }
}

b）方案2

/**
 * 方案2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. 改进：直接修改Vehicle 类，改动的代码会比较少=>方案3
 */
public class SingleResponsibility2 {
    public static void main(String[] args) {
        RoadVehicle roadVehicle = new RoadVehicle();
        roadVehicle.run("摩托车");
        roadVehicle.run("汽车");

        AirVehicle airVehicle = new AirVehicle();
        airVehicle.run("飞机");
    }
}

class RoadVehicle {
    public void run(String vehicle) {
        System.out.println(vehicle + " 公路运行");
    }
}

class AirVehicle {
    public void run(String vehicle) {
        System.out.println(vehicle + " 天空运行");
    }
}

c）方案3

/**
 * 方式3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. 这里虽然没有在类这个级别上遵守单一职责原则，但是在方法级别上，仍然是遵守单一职责
 */
public class SingleResponsibility3 {
    public static void main(String[] args) {
        Vehicle2 vehicle2  = new Vehicle2();
        vehicle2.run("汽车");
        vehicle2.runWater("轮船");
        vehicle2.runAir("飞机");
    }
}

class Vehicle2 {
    public void run(String vehicle) {
        System.out.println(vehicle + " 在公路上运行....");

    }

    public void runAir(String vehicle) {
        System.out.println(vehicle + " 在天空上运行....");
    }

    public void runWater(String vehicle) {
        System.out.println(vehicle + " 在水中行....");
    }

}

3，注意事项

降低类的复杂度，一个类只负责一项职责
提交类的可读性，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，才可以在方法级保持单一职责原则。

四、接口隔离原则

1，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应该建立在最小的接口上。

2，应用案例

　　类A通过接口Interface1依赖类B，类C通过接口Interface1依赖类D。但是类A只需要操作类B中的operation1、operation2和operation3，同时类C也只需要操作类D中的operation1、operation4和operation5，但是由于类B和类D都是接口Interface1的实现类，故而都重写了不需要的方法。

源码：基本案例

public interface Interface1 {
    void operation1();

    void operation2();

    void operation3();

    void operation4();

    void operation5();
}

public abstract class A {
    public void dependecy1(Interface1 interface1) {
        interface1.operation1();
    }
    public void dependecy2(Interface1 interface1) {
        interface1.operation2();
    }
    public void dependecy3(Interface1 interface1) {
        interface1.operation3();
    }
}

public  class B implements Interface1{
    @Override
    public void operation1() {
        System.out.println("B实现了operation1");
    }

    @Override
    public void operation2() {
        System.out.println("B实现了operation2");
    }

    @Override
    public void operation3() {
        System.out.println("B实现了operation3");
    }

    @Override
    public void operation4() {
        System.out.println("B实现了operation4");
    }

    @Override
    public void operation5() {
        System.out.println("B实现了operation5");
    }
}

public  class C {
    public void dependecy1(Interface1 interface1) {
        interface1.operation1();
    }
    public void dependecy4(Interface1 interface1) {
        interface1.operation4();
    }
    public void dependecy5(Interface1 interface1) {
        interface1.operation5();
    }
}

public  class D implements Interface1{
    @Override
    public void operation1() {
        System.out.println("D实现了operation1");
    }

    @Override
    public void operation2() {
        System.out.println("D实现了operation2");
    }

    @Override
    public void operation3() {
        System.out.println("D实现了operation3");
    }

    @Override
    public void operation4() {
        System.out.println("D实现了operation4");
    }

    @Override
    public void operation5() {
        System.out.println("D实现了operation5");
    }
}

View Code

3，基于接口隔离原则的改进

　　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，即采用接口隔离原则。

源码：接口隔离实现

public interface Interface1 {
    void operation1();
}

public interface Interface2 {
    void operation2();

    void operation3();
}

public interface Interface3 {
    void operation4();

    void operation5();
}

public class A {
    public void dependecy1(Interface1 interface1) {
        interface1.operation1();
    }

    public void dependecy2(Interface2 interface2) {
        interface2.operation2();
    }

    public void dependecy3(Interface2 interface2) {
        interface2.operation3();
    }
}

public class B implements Interface1, Interface2 {
    @Override
    public void operation1() {
        System.out.println("B实现了operation1");
    }

    @Override
    public void operation2() {
        System.out.println("B实现了operation2");
    }

    @Override
    public void operation3() {
        System.out.println("B实现了operation3");
    }
}

public class C {
    public void dependecy1(Interface1 interface1) {
        interface1.operation1();
    }

    public void dependecy4(Interface3 interface3) {
        interface3.operation4();
    }

    public void dependecy5(Interface3 interface3) {
        interface3.operation5();
    }
}

public class D implements Interface1, Interface3 {
    @Override
    public void operation1() {
        System.out.println("D实现了operation1");
    }

    @Override
    public void operation4() {
        System.out.println("D实现了operation4");
    }

    @Override
    public void operation5() {
        System.out.println("D实现了operation5");
    }
}

View Code

五、依赖倒转原则

1，基本介绍

高层模块不应该依赖底层模块，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，把展示细节的任务交给他们的实现类去完成

2，应用案例

a）方案1

/**
 * 方案1：完成Person接受消息的功能
 *  简单易懂
 *  如果我们获取的对象是 微信、短信等，则新增类，同时Person也要增加对应的接收方法
 */
public class Person {
    public void receive(Email email){
        System.out.println(email.getInfo());
    }
}

class Email{
    public String getInfo() {
        return "电子邮件信息：hello word";
    }
}

b）方案2改进

/**
 * 方案2：依赖倒置原则
 *  引入一个抽象的接口IReceiver接口，让不同的接收消息方法都实现这个接口重写getInfo方法
 *  由调用方决定传入的具体对象
 */
public class Person {
    public void receive(IReceiver receiver) {
        System.out.println(receiver.getInfo());
    }
}

interface IReceiver{
    public String getInfo();
}

class Email implements IReceiver{
    @Override
    public String getInfo() {
        return "电子邮件信息：hello word";
    }
}

class WeiXin implements IReceiver {
    @Override
    public String getInfo() {
        return "微信信息：hello wechat";
    }
}

3，依赖关系传递的三种方式（同Spring DI）

a）接口传递

/**
 * 接口传递的方式，将接口ITV传递open方法
 */
class OPenAndClose implements IOPenAndClose {
    @Override
    public void open(ITV itv) {
        itv.play();
    }
}

interface IOPenAndClose {
    public void open(ITV itv);
}

interface ITV {
    public void play();
}

View Code

b）构造方法传递

//方式二：构造方法传递
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) {//构造方法
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void open() {
        this.tv.play();
    }
}

View Code

c）setter传递

//方式三：setter方法传递
interface IOpenAndClose {
    public void open();//抽象方法
}

interface ITV {//ITV接口

    public void play();
}

class OpenAndClose implements IOpenAndClose {
    private ITV tv;

    public void setTv(ITV tv) {
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void open() {
        this.tv.play();
    }
}

View Code

4，注意事项和细节

低层模块尽量都要有抽象类和接口，或者两者都有，提高程序的稳定性
变量的声明类型尽量时抽象类或接口，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

六、里氏替换原则

1，OO中继承性的思考和说明

继承：父类中凡是已经实现好的方法，实际上是在设定规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵循这些契约，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。
继承在程序设计上带来了便利的同时，也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性降低，增加对象间的耦合性。如果一个类被其他的类所继承，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，所有涉及到子类的功能都有可能产生故障。

2，基本介绍

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。
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
继承实际上让两个类的耦合性增强了，在适当的情况下，可以通过聚合、组合、依赖来处理

3，应用案例

a)方案1

public class A {
    public int fuc1(int a, int b) {
        return a - b;
    }
}

/**
 * 类B继承A
 *  由于B无意识重写了A的fuc1方法,导致最终调用时发现预期类A的fuc1不生效
 */
class B extends A {
    public int fuc1(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public int fuc2(int a, int b) {
        return a * b;
    }
}

b)方案2改进

//定义基类
public class Base {
}

class A extends Base {
    public int fuc1(int a, int b) {
        return a - b;
    }
}

/**
 * 类A和类B继承Base类
 *  B使用组合的方式使用A，这样fuc3仍然是类A的方法
 */
class B extends Base {
    A a = new A();
    //这里，重写了 A 类的方法,  可能是无意识
    public int fuc1(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public int fuc2(int a, int b) {
        return fuc1(a, b) + 9;
    }

    //我们仍然想使用 A 的方法
    public int fuc3(int a, int b) {
        return this.a.fuc1(a, b);
    }
}

七、开闭原则

1，基本介绍

开闭原则是编程中最基础、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发（指对提供方开放），对修改关闭（指对使用方关闭）。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。（尽量增加一种功能/扩展，而不是修改这部分可能正在使用的功能）
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

2，应用案例

a)方案1

public class OCP {

    public static void main(String[] args) {
        GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
        graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
        graphicEditor.drawShape(new Circle());
    }

}
//绘图的类，使用方
class GraphicEditor{
    //根据不同的type绘制不同的图
    public void drawShape(Shape s) {
        if (s.type == 1) {
            drawRectangle(s);
        } else if (s.type == 2) {
            drawRectangle(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");
    }
}

//基类
abstract class Shape{
    int type;
}

class Rectangle extends Shape {
    public Rectangle() {
        super.type = 1;
    }
}

class Circle extends Shape {
    public Circle() {
        super.type = 2;
    }
}

问题：该方案违反了设计模式的开闭原则，当需要增加一个图形种类（例：三角形），不仅需要新建类，而且使用方代码也需要添加适配

b)方案2改进

public class OCP {
    public static void main(String[] args) {
        GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
        graphicEditor.draw(new Rectangle());
        graphicEditor.draw(new Circle());
    }
}

class GraphicEditor{
    public void draw(Shape s) {
        s.draw();
    }
}

abstract class Shape{
    public abstract void draw();
}

class Rectangle extends Shape {

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制矩形");
    }
}

class Circle extends Shape {

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制圆形");
    }
}

八、迪米特法则

1，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，我们成出现成员变量、方法参数、方法返回值中的类为直接朋友，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。

2，应用实例

　　有一个学校，下属有各个学院和总部，现要求打印出学校总部员工 ID 和学院员工的 id

a)方案1

public class Demeter {
    public static void main(String[] args) {
        SchoolManage manage = new SchoolManage();
        manage.printAllEmp(new CollegeManage());
    }
}

//学校总部员工
class Employee {
    private String id;

    public String getId() {
        return id;
    }

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }
}

//学院员工
class CollegeEmployee {
    private String id;

    public String getId() {
        return id;
    }

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }
}

//学院管理
class CollegeManage {

    public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {
        List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
            emp.setId("学院员工 id= " + i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
}

//学校总部管理
class SchoolManage {
    public List<Employee> getAllEmployee() {
        List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Employee emp = new Employee();
            emp.setId("学校总部员工 id= " + i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }

    //这里的  CollegeEmployee 不是    SchoolManager 的直接朋友
    //违反了迪米特法则
    public void printAllEmp(CollegeManage collegeManage) {
        List<CollegeEmployee> allEmployee = collegeManage.getAllEmployee();
        System.out.println("------------学院员工------------");
        for (CollegeEmployee e : allEmployee) {
            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());
        }

    }
}

问题：由于在SchoolManage中，CollegeEmployee类并不是SchoolManage类的直接朋友。按照迪米特法则，应该避免类中出现这样非直接朋友关系的耦合

b)方案2

优化：完整代码

//学院管理
class CollegeManage {

    public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {
        List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
            emp.setId("学院员工 id= " + i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }

    //在学院管理中增加遍历类,方便直接被调用
    public void printCollegeEmp() {
        List<CollegeEmployee> allEmployee = this.getAllEmployee();
        System.out.println("------------学院员工------------");
        for (CollegeEmployee e : allEmployee) {
            System.out.println(e.getId());
        }
    }
}

//学校总部管理
class SchoolManage {
    public List<Employee> getAllEmployee() {
        List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Employee emp = new Employee();
            emp.setId("学校总部员工 id= " + i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }

    public void printAllEmp(CollegeManage collegeManage) {
        collegeManage.printCollegeEmp();
        //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());
        }

    }
}

3，注意事项

迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
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

九、合成复用原则

1，定义

合成复用原则是指尽量使用对象组合/聚合，而不是继承关系达到软件复用的目的。可以说使系统更加灵活，降低类与类之间的耦合度，一个类的变化对其他类造成的影响相对较少。
继承我们叫做白箱复用，相当于把所有的实现细节暴露给子类。组合/聚合也称之为黑箱复用，对类以外的对象是无法获取到实现细节的。要根据具体的业务场景来做代码设计，其实也都要遵循OOP模型。

十、设计原则核心思想

1)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。
2)针对接口编程，而不是针对实现编程。
3)为了交互对象之间的松耦合设计而努力

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设计模式的七大原则

一、设计模式的目的

二、设计模式七大原则

三、单一职责原则

1，基本介绍

2，应用实例

a）方案1

b）方案2

c）方案3

3，注意事项

四、接口隔离原则

1，基本介绍

2，应用案例

3，基于接口隔离原则的改进

五、依赖倒转原则

1，基本介绍

2，应用案例

a）方案1

b）方案2改进

3，依赖关系传递的三种方式（同Spring DI）

a）接口传递

b）构造方法传递

c）setter传递

4，注意事项和细节

六、里氏替换原则

1，OO中继承性的思考和说明

2，基本介绍

3，应用案例

a)方案1

b)方案2改进

七、开闭原则

1，基本介绍

2，应用案例

a)方案1

b)方案2改进

八、迪米特法则

1，基本介绍

2，应用实例

a)方案1

b)方案2

3，注意事项

九、合成复用原则

1，定义

十、 设计原则核心思想

十、设计原则核心思想