设计模式的七大原则

目录

• 开闭原则
•  里式替换原则:
• 依赖倒转原则:
• 接口隔离原则:
• 迪米特法则
• 合成复用原则

 

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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)，具有如下更好的特性

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)

使程序呈现高内聚， 低耦合的特性

那么一个设计模式在这样设计的时候,要遵循哪些原则呢,即设计模式为什么这么设计的依据, 下面开始介绍,设计模式的 七大原则

1. 单一职责原则
2. 接口隔离原则
3. 依赖倒转(倒置)原则
4. 里氏替换原则
5. 开闭原则
6. 迪米特法则
7. 合成复用原则

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开闭原则

对扩展开放,对修改关闭,不能去修改原有的代码,实现一个热插拔的效果,易于维护和升级,

想要达到这种效果,我们需要使用接口和抽象类

创建抽象类

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public abstract class AbstratSkin {       public abstract void display(); }

　

?

1 2 3 4 5 6 7

public class DefaultSkin extends AbstratSkin {       @Override     public void display() {         System.out.println("默认颜色");     } }

　　

?

1 2 3 4 5 6

public class HeiSkin extends AbstratSkin{     @Override     public void display() {         System.out.println("黑色");     } }

　　可以理解为具体业务,去执行程序的

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public class Input {       private AbstratSkin skin;       public void setSkin(AbstratSkin skin) {         this.skin = skin;     }       public void display() {         skin.display();     }   }

　　

?

1 2 3 4 5 6 7 8 9

public class Client {       public static void main(String[] args) {         Input input = new Input();         DefaultSkin defaultSkin = new DefaultSkin();         input.setSkin(defaultSkin);         input.display();     } }

　　

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 里式替换原则:

是面向对象设计的基本原则之一.

任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现,通俗理解:子类可以拓展父类的功能,但不能改变父类原有的功能,换句话说,子类继承父类时,除了添加新的方法完成新增功能外,尽量不要重写父类的方法.

如果通过重写父类的方法来完成新的功能,这样写起来虽然简单,但是整个继承体系的可复用性会比较差,特比偶尔是运用多态比较频繁时,程序运行出错的概率会非常大.

面向对象中的继承性思考:

1. 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。
2. 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
3. 问题提出：在编程中，如何正确的使用继承? => 里氏替换原则

里氏替换原则基本介绍:

1. 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)在1988年，由麻省理工学院的以为姓里的女士提出的。
2. 如果对每个类型为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。换句话说，所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
3. 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
4. 里氏替换原则告诉我们，继承实际上让两个类耦合性增强了， 在适当的情况下，可以通过聚合，组合，依赖 来解决问题

我们也可以通过提升的方法，来尽量满足里氏替换原则，假设现在有两个类，A 类和 B 类，如果 B 类继承 A 类，需要重写 A 类中的某些方法，那么，我们在 A 类 和 B 类之上，再抽取出一个更加通用的父类 Base，让 A 类和 B 类同时去继承 Base，这样 B 类就无须重写 A 类中的某些方法，达到基类的引用对子类对象透明的效果

代码一:

未遵循里氏替换原则，由于子类 B 继承父类 A 时重写了 func1() 方法，导致程序中使用多态时，本意是想调用重写前的方法，结果变成了重写后的方法，所以程序输出结果和预期不同

public interface Quadrilateral {

    double getLength();

    double getWidth();
}

 

public class Rectangle implements Quadrilateral{

    private double length;

    private double width;

    public void setLength(double length) {
        this.length = length;
    }

    public void setWidth(double width) {
        this.width = width;
    }

    @Override
    public double getLength() {
        return length;
    }

    @Override
    public double getWidth() {
        return width;
    }
}

public class Square implements Quadrilateral {

    private double side;

    public void setSide(double side) {
        this.side = side;
    }

    @Override
    public double getLength() {
        return side;
    }

    @Override
    public double getWidth() {
        return side;
    }
}

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Rectangle r = new Rectangle();
        r.setLength(20);
        r.setWidth(10);
        resize(r);
        print(r);
    }

    public static void resize(Rectangle r) {
        while (r.getWidth() <= r.getLength()) {
            r.setWidth(r.getWidth() + 1);
        }
    }

    public static void print(Quadrilateral q) {
        System.out.println(q.getLength());
        System.out.println(q.getWidth());
    }
}

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依赖倒转原则:

依赖倒转(Dependence Inversion Principle )原则是指：

1. 高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象
2. 抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象
3. 依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
4. 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
5. 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，把展现细节的任务交给他们的实现类去完成

public interface HardDisk {

    /**
     * 存储数据
     * @param data
     */
    void save(String data);

    /**
     * 获取数据
     * @return
     */
    String getData();
}

 

public interface Cpu {

    /**
     * 运行cpu
     */
    void run();
}

public interface Memory {

    /**
     * 保存
     */
    void save();
}
创建实现类实现业务

public class XiJieHardDisk implements HardDisk{

    @Override
    public void save(String data) {
        System.out.println("使用希捷硬盘存储数据为:" + data);
    }

    @Override
    public String getData() {
        System.out.println("使用希捷硬盘读取数据");
        return "数据";
    }
}

public class IntelCpu implements Cpu{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("使用inter处理器");
    }
}

public class JinstonMemory implements Memory{

    @Override
    public void save() {
        System.out.println("使用金士顿内存条");
    }
}

组装接口即可

@Getter
@Setter
public class Computer {

    private HardDisk disk;

    private Cpu cpu;

    private Memory memory;

    public void run() {
        System.out.println("运行计算机");
        String data = disk.getData();
        System.out.println("从硬盘上读取的数据是:" + data);
        cpu.run();
        memory.save();
    }

}

public class ComputerDemo {

    public static void main(String[] args) {
        //创建组件
        HardDisk hardDisk = new XiJieHardDisk();
        Cpu cpu = new IntelCpu();
        Memory memory = new JinstonMemory();
        //创建计算机
        Computer computer = new Computer();
        //组装计算机
        computer.setDisk(hardDisk);
        computer.setCpu(cpu);
        computer.setMemory(memory);
        computer.run();
    }

}

 

 如果后续要替换硬件,可以创建好新的硬件实现接口功能,然后在Computer替换变量即可

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接口隔离原则:

Interface Segregation Principle

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

举例说明:

1. 类A通过接口Interface1依赖类B，类C通过接口Interface1依赖类D，如果接口Interface1对于类A和类C来说不是最小接口，但是类B和类D必须去实现他们不需要的方法。
2. 按隔离原则应当这样处理：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。也就是采用接口隔离原则

 

 

 问题代码:

public interface SafetyDoor {

    //防盗
    void antiTheft();

    //防火
    void fireProof();

    //防水
    void waterProof();
}

//实现功能
public class HeiSafetyDoor implements SafetyDoor{
    @Override
    public void antiTheft() {
        System.out.println("防盗");
    }

    @Override
    public void fireProof() {
        System.out.println("防火");
    }

    @Override
    public void waterProof() {
        System.out.println("防水");
    }
}

//程序开始,开始使用安全门
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        HeiSafetyDoor door = new HeiSafetyDoor();
        door.antiTheft();
        door.fireProof();
        door.waterProof();
    }
}

 

 

 此时:如果我另一个类,不想实现其中的功能,就不得不实现了,所以要把接口隔离开

优化代码:

//防盗接口
public interface AntiTheft {

    //防盗
    void antiTheft();
}

//防火接口
public interface FireProof {

    //防火
    void fireProof();

}
//防水接口
public interface WaterProof {

    //防水
    void waterProof();

}

//实现我需要的功能接口即可

public class HeiSafetyDoor implements AntiTheft,FireProof,WaterProof{

    @Override
    public void antiTheft() {
        System.out.println("防盗");
    }

    @Override
    public void fireProof() {
        System.out.println("防火");
    }

    @Override
    public void waterProof() {
        System.out.println("防水");
    }
}

//这个实现类我只需要两个功能,那我就不需要实现别的接口就好了

public class RedSafetyDoor implements AntiTheft,FireProof{
    @Override
    public void antiTheft() {
        System.out.println("防盗");
    }

    @Override
    public void fireProof() {
        System.out.println("防火");
    }
}

//程序启动,开始使用安全门

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        HeiSafetyDoor door = new HeiSafetyDoor();
        door.antiTheft();
        door.fireProof();
        door.waterProof();

        System.out.println("============");
        //创建另一个安全门对象
        RedSafetyDoor redSafetyDoor = new RedSafetyDoor();
        redSafetyDoor.antiTheft();
        redSafetyDoor.fireProof();

    }
}

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迪米特法则

迪米特法则的基本介绍

1. 一个对象应该对其他对象保持最少的了解

2. 类与类关系越密切，耦合度越大

3. 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

4. 迪米特法则还有个更简单的定义：只与直接的朋友通信 

 

//明星
@Getter
@Setter
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Star {

    private String name;
}

//粉丝
@Getter
@Setter
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Fans {

    private String name;
}

//公司
@Getter
@Setter
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Company {
    private String name;

}

@Data
public class Agent {

    private Star star;

    private Fans fans;

    private Company company;

    //和粉丝见面
    public void meeting() {
        System.out.println(star.getName() + "和" + fans.getName() + "见面");
    }

    //和公司洽谈
    public void business() {
        System.out.println(star.getName() + "和" + company.getName() + "洽谈");
    }
}

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //创建经纪人
        Agent agent = new Agent();
        //创建明星
        Star star = new Star("林青霞");
        //创建粉丝
        Fans fans = new Fans("李四");
        //创建公司
        Company company = new Company("苹果");
        agent.setStar(star);
        agent.setFans(fans);
        agent.setCompany(company);
        agent.meeting();
        agent.business();
    }
}

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合成复用原则

合成复用原则（Composite Reuse Principle）

原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承，即尽量使用 has a 的关系，而不要使用 is a 的关系