最少知识原则（Least Knowledge Principle）

最少知识原则（Least Knowledge Principle），或者称迪米特法则（Law of Demeter），是一种面向对象程序设计的指导原则，它描述了一种保持代码松耦合的策略。其可简单的归纳为：

Each unit should have only limited knowledge about other units: only units "closely" related to the current unit.

每个单元对其他单元只拥有有限的知识，只了解与当前单元紧密联系的单元；

再简洁些：

Each unit should only talk to its friends; don't talk to strangers.

每个单元只能和它的 "朋友" 交谈，不能和 "陌生人" 交谈；

更简洁些：

Only talk to your immediate friends.

只和自己直接的 "朋友" 交谈。

应用到面向对象的程序设计中时，可描述为 "类应该与其协作类进行交互但无需了解它们的内部结构"。

A class should interact directly with its collaborators and be shielded from understanding their internal structure.

迪米特法则（Law of Demeter）由 Northeastern University 的 Ian Holland 在 1987 年提出，"Law of Demeter" 名称是来自当时正在进行的一项研究 "The Demeter Project"。

Demeter = Greek Goddess of Agriculture; grow software in small steps.

在 2004 年，Karl Lieberherr 在其论文 "Controlling the Complexity of Software Designs" 中将 LoD 的定义由 "Only talk to your friends" 改进为：

Only talk to your friends who share your concerns.

改进后的原则称为 LoDC（Law of Demeter for Concerns），它为软件设计带来了两个主要的益处：

It leads to better information hiding.

It leads to less information overload.

即，更好的信息隐藏和更少的信息重载。LoDC 原则在面向方面的软件开发（AOSD：Aspect-Oriented Software Development）中有着良好的应用。

最少知识原则在面向对象编程中的应用

在 "Law of Demeter" 应用于面向对象编程中时，可以简称为 "LoD-F：Law of Demeter for Functions/Methods"。

对于对象 O 中的一个方法 m ，m 方法仅能访问如下这些类型的对象：

1. O 对象自身；
2. m 方法的参数对象；
3. 任何在 m 方法内创建的对象；
4. O 对象直接依赖的对象；

具体点儿就是，对象应尽可能地避免调用由另一个方法返回的对象的方法。

现代面向对象程序设计语言通常使用 "." 作为访问标识，LoD 可以被简化为 "仅使用一个点（use only one dot）"。也就是说，代码 a.b.Method() 违反了 LoD，而 a.Method() 则符合 LoD。打个比方，人可以命令一条狗行走，但是不应该直接指挥狗的腿行走，应该由狗去指挥它的腿行走。

你是否见过类似下面这样儿的代码？

public Emailer(Server server) {…} // taking a server in the constructor
public void sendSupportEmail(String message, String toAddress) {
 EmailSystem emailSystem = server.getEmailSystem();
 String fromAddress = emailSystem.getFromAddress();
 emailSystem.getSenderSubsystem().send(fromAddress, toAddress, message);
}

上面这个设计有几点问题：

1. 复杂而且看起来不必要。Emailer 与多个它可能不是真的需要的 API 进行交互，例如 EmailSystem。
2. 依赖于 Server 和 EmailSystem 的内部结构，如果两者之一进行了修改，则 Emailer 有可能被破坏。
3. 不能重用。任何其他的 Server 实现也必须包含一个能返回 EmailSystem 的 API。

除了上面这几个问题之外，还有一个问题是这段代码是可测试的吗？你可能会说肯定可测啊，因为这个类使用了依赖注入（Dependency Injection），我们可以模拟 Server、EmailSystem 和 Sender 类。但真正的问题是，除了多出了这些模拟代码，任何对 API 的修改都将破坏所有的测试用例，使得设计和测试都变得非常脆弱。

解决上述问题的办法就是应用最少知识原则，仅通过构造函数注入直接依赖的对象。Emailer 无需了解是否 Server 类包含了一个 EmailSystem，也不知道 EmailSystem 包含了一个 Sender。

public Emailer(Sender sender, String fromAddress) {…}
public void sendSupportEmail(String message, String toAddress) {
 sender.send(fromAddress, toAddress, message);
}

这个设计较为合理些。现在 Emailer 不再依赖 Server 和 EmailSystem，而是通过构造函数得到了所有的依赖项。同时 Emailer 也变得更容易理解，因为所有与其交互的对象都显式的呈现出来。

Emailer 与 Server 和 EmailSystem 也达到了解耦合的效果。Emailer 不再需要了解 Server 和 EmailSystem 的内部结构，任何对 Server 和 EmailSystem 的修改都不再会影响 Emailer。

而且，Emailer 的变得更易被复用。如果切换到另外一个环境中时，仅需实现一个不同的 Sender 即可。

对于测试而言，现在我们仅需模拟 Sender 依赖即可。

应用最少知识原则优点和缺点

优点：遵守 Law of Demeter 将降低模块间的耦合，提升了软件的可维护性和可重用性。

缺点：应用 Law of Demeter 可能会导致不得不在类中设计出很多用于中转的包装方法（Wrapper Method），这会提升类设计的复杂度。

 

面向对象设计的原则

SRP	单一职责原则	Single Responsibility Principle
OCP	开放封闭原则	Open Closed Principle
LSP	里氏替换原则	Liskov Substitution Principle
ISP	接口分离原则	Interface Segregation Principle
DIP	依赖倒置原则	Dependency Inversion Principle
LKP	最少知识原则	Least Knowledge Principle

参考资料

• Principle of Least Knowledge
• Demeter: Aspect-Oriented Software Development
• Law of Demeter
• Controlling the Complexity of Software Designs
• Introducing Demeter and its Laws
• The Paperboy, The Wallet, and The Law Of Demeter
• Principle of Least Knowledge
• Loose Coupling with Demeter
• An Empirical Validation of the Benefits of Adhering to the Law of Demeter

 

本文《最少知识原则（Least Knowledge Principle）》由 Dennis Gao 原创并发表自博客园，未经作者本人同意禁止任何形式的转载，任何自动或人为的爬虫行为均为耍流氓。