设计模式5、迪米特法则

该文转自“学无止境”的https://www.cnblogs.com/duanxz/archive/2012/10/16/2726139.html

五、迪米特法则

迪米特法则（Law of Demeter，LoD）也称为最少知识原则（Least KnowledgePrinciple，LKP），虽然名字不同，但描述的是同一个规则：一个对象应该对其他对象有最少的了解。通俗地讲，一个类应该对自己需要耦合或调用的类知道得最少，你（被耦合或调用的类）的内部是如何复杂都和我没关系，那是你的事情，我就知道你提供的这么多public方法，我就调用这么多，其他的我一概不关心。

迪米特法则对类的低耦合提出了明确的要求，其包含以下4层含义.

1.只和朋友交流

迪米特法则还有一个英文解释是：Only talk to your immediate friends（只与直接的朋友通信。）什么叫做直接的朋友呢？每个对象都必然会与其他对象有耦合关系，两个对象之间的耦合就成为朋友关系，这种关系的类型有很多，例如组合、聚合、依赖等。下面我们将举例说明如何才能做到只与直接的朋友交流。

下面是老师让体育委员确认全班女生人数的例子:

Teacher类的commond方法负责发送命令给体育会员，命令他清点女生，其实现过程如代码如下所示:

public class Teacher {
    
    //老师对学生发布命令,清一下女生
    public void commond(GroupLeader groupLeader){
        List<Girl> listGirls = new ArrayList();
        //初始化女生
        for(int i=0;i<20;i++){
            listGirls.add(new Girl());
        }
        
        //告诉体育委员开始执行清查任务
        groupLeader.countGirls(listGirls);
    }
}

老师只有一个方法commond，先定义出所有的女生，然后发布命令给体育委员，去清点一下女生的数量。体育委员GroupLeader的实现过程如代码清单如下所示:

体育委员实现类:

public class GroupLeader {
    
    //有清查女生的工作
    public void countGirls(List<Girl> listGirls){
        System.out.println("女生数量是："+listGirls.size());
    }
}

老师类和体育委员类都对女生类产生依赖，而且女生类不需要执行任何动作，因此定义一个空类，其实现过程如代码如下所示:

public class Girl {

}

故事中的三个角色都已经有了，再定义一个场景类来描述这个故事，其实现过程如代码如下所示:

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Teacher teacher= new Teacher();
        
        //老师发布命令
        teacher.commond(new GroupLeader());
    }
    
}

运行结果:

女生数量是：20

体育委员按照老师的要求对女生进行了清点，并得出了数量。我们回过头来思考一下这个程序有什么问题，首先确定Teacher类有几个朋友类，它仅有一个朋友类——GroupLeader。

为什么Girl不是朋友类呢？Teacher也对它产生了依赖关系呀！朋友类的定义是这样的：出现在成员变量、方法的输入输出参数中的类称为成员朋友类，而出现在方法体内部的类不属于朋友类，而Girl这个类就是出现在commond方法体内，因此不属于Teacher类的朋友类。迪米特法则告诉我们一个类只和朋友类交流，但是我们刚刚定义的commond方法却与Girl类有了交流，声明了一个List<Girls>动态数组，也就是与一个陌生的类Girl有了交流，这样就破坏了Teacher的健壮性。方法是类的一个行为，类竟然不知道自己的行为与其他类产生依赖关系，这是不允许的，严重违反了迪米特法则。
问题已经发现，我们修改一下程序，将类图稍作修改，如下图:

在类图中去掉Teacher对Girl类的依赖关系，修改后的Teacher类如代码如下所示:

public class Teacher {
    
    //老师对学生发布命令,清一下女生
    public void commond(GroupLeader groupLeader){

        //告诉体育委员开始执行清查任务
        groupLeader.countGirls();
    }
}

体育委员类:

public class GroupLeader {
    private List<Girl> listGirls;
    //传递全班的女生进来
    public GroupLeader(List<Girl> _listGirls){
        this.listGirls = _listGirls;
    }
    
    //有清查女生的工作
    public void countGirls(){

        System.out.println("女生数量是："+this.listGirls.size());
    }
}

在GroupLeader类中定义了一个构造函数，通过构造函数传递了依赖关系。同时，对场景类也进行了一些修改，如代码如下所示:

 1 public class Client {
 2 
 3     public static void main(String[] args) {
 4         //产生一个女生群体
 5         List<Girl> listGirls = new ArrayList<Girl>();
 6         //初始化女生
 7         for(int i=0;i<20;i++){
 8             listGirls.add(new Girl());
 9         }
10             
11         Teacher teacher= new Teacher();
12         
13         //老师发布命令
14         teacher.commond(new GroupLeader(listGirls));
15     }
16     
17 }

对程序进行了简单的修改，把Teacher中对List<Girl>的初始化移动到了场景类中，同时在GroupLeader中增加了对Girl的注入，避开了Teacher类对陌生类Girl的访问，降低了系统间的耦合，提高了系统的健壮性。

注意　一个类只和朋友交流，不与陌生类交流，不要出现getA().getB().getC().getD()这种情况（在一种极端的情况下允许出现这种访问，即每一个点号后面的返回类型都相同），类与类之间的关系是建立在类间的，而不是方法间，因此一个方法尽量不引入一个类中不存在的对象，当然，JDK API提供的类除外。

2. 朋友间也是有距离的

人和人之间是有距离的，太远关系逐渐疏远，最终形同陌路；太近就相互刺伤。对朋友关系描述最贴切的故事就是：两只刺猬取暖，太远取不到暖，太近刺伤了对方，必须保持一

个既能取暖又不刺伤对方的距离。迪米特法则就是对这个距离进行描述，即使是朋友类之间也不能无话不说，无所不知。
我们在安装软件的时候，经常会有一个导向动作，第一步是确认是否安装，第二步确认License，再然后选择安装目录……这是一个典型的顺序执行动作，具体到程序中就是：调用
一个或多个类，先执行第一个方法，然后是第二个方法，根据返回结果再来看是否可以调用第三个方法，或者第四个方法，等等，其类图如下所示:

 

很简单的类图，实现软件安装的过程，其中first方法定义第一步做什么，second方法定义第二步做什么，third方法定义第三步做什么，其实现过程如代码清单如下所示:

 1 public class Wizard {
 2     private Random rand = new Random(System.currentTimeMillis());
 3     //第一步
 4     public int first(){
 5         System.out.println("执行第一个方法...");
 6         return rand.nextInt(100);
 7     }
 8     
 9     //第二步
10     public int second(){
11         System.out.println("执行第二个方法...");
12         return rand.nextInt(100);
13     }
14     
15     //第三个方法
16     public int third(){
17         System.out.println("执行第三个方法...");
18         return rand.nextInt(100);
19     }
20     
21     
22 }

 在Wizard类中分别定义了三个步骤方法，每个步骤中都有相关的业务逻辑完成指定的任务，我们使用一个随机函数来代替业务执行的返回值。软件安装InstallSoftware类如代码清单

 如下所示:

 1 public class InstallSoftware {
 2     
 3     public void installWizard(Wizard wizard){
 4         int first = wizard.first();  
 5         //根据first返回的结果，看是否需要执行second
 6         if(first>50){
 7             int second = wizard.second();
 8             if(second>50){
 9                 int third = wizard.third();
10                 if(third >50){
11                     wizard.first();
12                 }
13             }
14         }
15         
16     }
17 }

根据每个方法执行的结果决定是否继续执行下一个方法，模拟人工的选择操作。场景类如代码清单如下所示:

场景类:

public class Client {
    
    public static void main(String[] args) {
        InstallSoftware invoker = new InstallSoftware();
        invoker.installWizard(new Wizard());
    }
}

以上程序很简单，运行结果和随机数有关，每次的执行结果都不相同，需要读者自己运行并查看结果。程序虽然简单，但是隐藏的问题可不简单，思考一下程序有什么问题。
Wizard类把太多的方法暴露给InstallSoftware类，两者的朋友关系太亲密了，耦合关系变得异常牢固。如果要将Wizard类中的first方法返回值的类型由int改为boolean，就需要修改InstallSoftware类，从而把修改变更的风险扩散开了。因此，这样的耦合是极度不合适的，我们需要对设计进行重构，重构后的类图如下图所示:

在Wizard类中增加一个installWizard方法，对安装过程进行封装，同时把原有的三个public方法修改为private方法，如代码清单如下所示:

修改后的导向类实现过程

 1 public class Wizard {
 2     private Random rand = new Random(System.currentTimeMillis());
 3     //第一步
 4     private int first(){
 5         System.out.println("执行第一个方法...");
 6         return rand.nextInt(100);
 7     }
 8     
 9     //第二步
10     private int second(){
11         System.out.println("执行第二个方法...");
12         return rand.nextInt(100);
13     }
14     
15     //第三个方法
16     private int third(){
17         System.out.println("执行第三个方法...");
18         return rand.nextInt(100);
19     }
20     
21     //软件安装过程    
22     public void installWizard(){        
23         int first = this.first();  
24         //根据first返回的结果，看是否需要执行second
25         if(first>50){
26             int second = this.second();
27             if(second>50){
28                 int third = this.third();
29                 if(third >50){
30                     this.first();
31                 }
32             }
33         }
34         
35     }
36 }

将三个步骤的访问权限修改为private，同时把InstallSoftware中的方法installWizad移动到Wizard方法中。通过这样的重构后，Wizard类就只对外公布了一个public方法，即使要修改first方法的返回值，影响的也仅仅只是Wizard本身，其他类不受影响，这显示了类的高内聚特性。

对InstallSoftware类进行少量的修改，如代码清单如下所示:

public class InstallSoftware {
    
    public void installWizard(Wizard wizard){
        //不废话，直接调用
        wizard.installWizard();
    }
    void abc(){
        
    }
}

场景类Client没有任何改变，如代码清单5-10所示。通过进行重构，类间的耦合关系变弱了，结构也清晰了，变更引起的风险也变小了。
一个类公开的public属性或方法越多，修改时涉及的面也就越大，变更引起的风险扩散也就越大。

因此，为了保持朋友类间的距离，在设计时需要反复衡量：是否还可以再减少public方法和属性，是否可以修改为private、package-private（包类型，在类、方法、变量前
不加访问权限，则默认为包类型）、protected等访问权限，是否可以加上final关键字等。

注意　迪米特法则要求类“羞涩”一点，尽量不要对外公布太多的public方法和非静态的public变量，尽量内敛，多使用private、package-private、protected等访问权限。

3. 是自己的就是自己的

 在实际应用中经常会出现这样一个方法：放在本类中也可以，放在其他类中也没有错，那怎么去衡量呢？你可以坚持这样一个原则：如果一个方法放在本类中，既不增加类间关

系，也对本类不产生负面影响，那就放置在本类中。

4. 谨慎使用Serializable

在实际应用中，这个问题是很少出现的，即使出现也会立即被发现并得到解决。是怎么回事呢？举个例子来说，在一个项目中使用RMI（Remote Method Invocation，远程方法调
用）方式传递一个VO（Value Object，值对象），这个对象就必须实现Serializable接口（仅仅是一个标志性接口，不需要实现具体的方法），也就是把需要网络传输的对象进行序列化，否则就会出现NotSerializableException异常。突然有一天，客户端的VO修改了一个属性的访问权限，从private变更为public，访问权限扩大了，如果服务器上没有做出相应的变更，就会报序列化失败，就这么简单。但是这个问题的产生应该属于项目管理范畴，一个类或接口在客户端已经变更了，而服务器端却没有同步更新，难道不是项目管理的失职吗？

 最佳实践 

迪米特法则的核心观念就是类间解耦，弱耦合，只有弱耦合了以后，类的复用率才可以提高。其要求的结果就是产生了大量的中转或跳转类，导致系统的复杂性提高，同时也为维
护带来了难度。读者在采用迪米特法则时需要反复权衡，既做到让结构清晰，又做到高内聚低耦合。
不知道大家有没有听过这样一个理论：“任何两个素不相识的人中间最多只隔着6个人，即只通过6个人就可以将他们联系在一起”，这就是著名的“六度分隔理论”。如果将这个理论
应用到我们的项目中，也就是说，我和我要调用的类之间最多有6次传递。呵呵，这只能让大家当个乐子来看，在实际应用中，如果一个类跳转两次以上才能访问到另一个类，就需要
想办法进行重构了，为什么是两次以上呢？因为一个系统的成功不仅仅是一个标准或是原则就能够决定的，有非常多的外在因素决定，跳转次数越多，系统越复杂，维护就越困难，所
以只要跳转不超过两次都是可以忍受的，这需要具体问题具体分析。
迪米特法则要求类间解耦，但解耦是有限度的，除非是计算机的最小单元——二进制的0和1。那才是完全解耦，在实际的项目中，需要适度地考虑这个原则，别为了套用原则而做
项目。原则只是供参考，如果违背了这个原则，项目也未必会失败，这就需要大家在采用原则时反复度量，不遵循是不对的，严格执行就是“过犹不及”。