设计模式七大原则
编写软件过程中,程序员面临着来自 耦合性,内聚性以及可维护性,可扩展性,重用性,灵活性 等多方面的挑战,设计模式是为了让程序(软件),具有更好
1) 代码重用性 (即:相同功能的代码,不用多次编写)
2) 可读性 (即:编程规范性, 便于其他程序员的阅读和理解)
3) 可扩展性 (即:当需要增加新的功能时,非常的方便,称为可维护)
4) 可靠性 (即:当我们增加新的功能后,对原来的功能没有影响)
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
1 单一职责原则
一个类只负责一项职责
通常情况下,应当遵守单一职责原则, 只有逻辑足够简单,才可以在方法级违反单一职责原则。
class Animal { public void run(String dog) { System.out.println(dog + "run..."); } } public class Demo { public static void main(String[] args) { Animal animal = new Animal(); animal.run("dog"); animal.run("bird"); } }
解决上述问题,当一个类方法出现不满足需求时,可以用不同Anmial实例完成不同的run方法,虽然在类上保证单一原则但改动较大,好的处理可以通过基本的方法上保证单一原则
class Animal { public void run(String dog) { System.out.println(dog + "run..."); } public void fly(String bird) { System.out.println(bird + "fly..."); } } public class Demo { public static void main(String[] args) { Animal animal = new Animal(); animal.run("dog"); animal.fly("bird"); } }
2 接口隔离原则
一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上
对于问题:
interface I { public void Operator1(); public void Operator2(); public void Operator3(); public void Operator4(); public void Operator5(); } class A { public void depend1(I i){ i.Operator1(); } public void depend2(I i){ i.Operator2(); } public void depend3(I i){ i.Operator3(); } } class B implements I{ public void Operator1(){ System.out.println("类B实现接口I的方法1"); } public void Operator2(){ System.out.println("类B实现接口I的方法2"); } public void Operator3(){ System.out.println("类B实现接口I的方法3"); } //对于类B来说,Operator4和Operator5不是必需的,但是由于接口A中有这两个方法,所以在实现过程中即使这两个方法的方法体为空,也要将这两个没有作用的方法进行实现。 public void Operator4(){} public void Operator5(){} } class C { public void depend1(I i){ i.Operator1(); } public void depend2(I i){ i.Operator4(); } public void depend3(I i){ i.Operator5(); } } class D implements I { public void Operator1(){ System.out.println("类D实现接口I的方法1"); } //对于类D来硕,Operator2和Operator3不是必需的,但是由于接口A中有这两个方法,所以实现过程中即使这两个方法的方法体为空,也要讲这两个没有作用的方法进行实现。 public void Operator2(){} public void Operator3(){} public void Operator4(){ System.out.println("类D实现接口I的方法4"); } public void Operator5(){ System.out.println("类D实现接口I的方法5"); } }
将接口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。也就是采用接口隔离原则,
接口 I 中出现的方法,根据实际情况拆分为三个接口
3 依赖倒转
高层模块不应该依赖低层模块,两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
模块间的依赖通过抽象发生,实现类之间不发生直接的依赖关系(面向接口编程)
问题:
class Driver{ public void drive(Benz benz){ benz.run(); } } class Benz { public void run(){ System.out.println("奔驰汽车run...."); } } public class Demo { public static void main(String[] args) { Driver driver = new Driver(); driver.drive(new Benz()); } }
驾驶员和汽车对象耦合,当某一天替换牌子时,需要新增类,同时驾驶员也要新增方法。
interface Car{ void run(); } class Driver{ public void drive(Car car){ car.run(); } } class Benz implements Car { public void run(){ System.out.println("奔驰汽车run...."); } } class Audi implements Car { public void run(){ System.out.println("奥迪汽车run...."); } } public class Demo { public static void main(String[] args) { Driver driver = new Driver(); driver.drive(new Benz()); driver.drive(new Audi()); } }
引入一个抽象的接口 Car, 让驾驶员只与接口类Car发生依赖,具体交由实现类。
4 里氏替换
问题:
继承包含这样一层含义: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
继承在给程序设计带来便利的同时,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,必须考虑到所有的子类,
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
class A { public int func1(int a, int b) { return a - b; } } class B extends A { //这里,重写了 A 类的方法, 可能是无意识 public int func1(int a, int b) { return a + b; } public int func2(int a, int b) { return func1(a, b) + 1; } } public class Demo { public static void main(String[] args) { A a = new A(); int m = 10, n=5; System.out.println("m-n=" + a.func1(m, n)); B b = new B(); //这里可能是不想调用子类方法,本来直接想用父类方法 System.out.println("m-n=" + b.func1(m, n)); } }
改进: 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.
//把更加基础的方法和成员写到 Base 类 class Base { } class A extends Base{ public int func1(int a, int b) { return a - b; } } class B extends A { //如果 B 需要使用 A 类的方法,使用组合关系 private A a = new A(); //这里,重写了 A 类的方法, 可能是无意识 public int func1(int a, int b) { return a + b; } //我们仍然想使用 A 的方法 public int func3(int a, int b) { return this.a.func1(a, b); } }
5 开闭原则
开闭原则(Open Closed Principle)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放,对修改关闭。即:修改功能时对使用不用修改, 修改使用时,对功能提供不用修改。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。
编程中遵循其它原则,以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则
interface Car{ void run(); } class Driver{ public void drive(Car car){ car.run(); } } class Benz implements Car { public void run(){ System.out.println("奔驰汽车run...."); } } public class Demo { public static void main(String[] args) { Driver driver = new Driver(); driver.drive(new Benz()); } }
如果要对Car类run方法增加功能, 最直接的方法就是在实现类上修改,但开闭原则建议尽量不要修改已有的代码,尽量通过扩展来实现改变。
interface Car{ void run(); } class Driver{ public void drive(Car car){ car.run(); } } class Benz implements Car { public void run(){ System.out.println("奔驰汽车run...."); } } class Benz2 extends Benz implements Car { public void run(){ System.out.println("奔驰汽车run2...."); } }
6 迪米特法则
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(Demeter Principle)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。对外除了提供的 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,我们称出现成员变量,方法参数,方法返回值中的类为直接的朋友,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。
class A{ B b;//全局变量 - 直接朋友 public B m1(){} //方法返回值 - 直接朋友 public void m2(B b){}//方法入参 - 直接朋友 public void m3(){ B b1 = new B();// 局部变量 非直接朋友 } }
7 合成复用原则
某个类只是需要使用某个类方法时,建议使用合成或聚合,减少继承。