java设计模式之七大原则
以下为本人的学习笔记
1.设计模式的目的
编写软件过程中，程序员面临着来自耦合性，内聚性和可维护性，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）具有更好的
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代码重用性（即：相同功能的代码，不用多次编写）
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可读性（即：编程规范性，便于其他程序员的阅读和理解）
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可靠性（即：当我们增加新的功能后，对原来的功能没有影响）
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使程序呈现高内聚，低耦合的特性
2.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（即：设计模式为什么这样设计的依据）
设计模式常用的七大原则有：
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单一职责原则
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接口隔离原则
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依赖倒转原则
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里式替换原则
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开闭原则
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迪米特法则
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合成复用原则
3.单一职责原则
对类来说，即一个类只负责一项职责。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细分为两个类，A1类，A2类。
代码：
public class Single { public static void main(String[] args) { //小明在看纸质书，小红在看电子书 paperRead r1 = new paperRead(); r1.read("小明"); eRead r2 = new eRead(); r2.read("小红"); } } //1.遵守单一职责原则 //2.将类分解，同时修改客户端 class paperRead{ public void read(String name){ System.out.println(name+"在看纸质书..."); } } class eRead{ public void read(String name){ System.out.println(name+"在看电子书..."); } } public class Single { public static void main(String[] args) { //小明在看纸质书，小红在看电子书 ReadType r = new ReadType(); r.paperRead("小明"); r.eRead("小红"); } } //1.这种方法只是增加方法 //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，仍旧是遵守单一职责原则，对于方法少的可以这样做 class ReadType{ public void paperRead(String name){ System.out.println(name+"在看纸质书..."); } public void eRead(String name) { System.out.println(name + "在看电子书..."); } }
3.2 单一职责原则注意事项
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降低类的复杂度，一个类只负责一个职责；
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提高类的可读性，可维护性；
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降低变更引起的风险；
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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；只有方法数量足够少，才可以在方法级别保持单一职责原则。
4.接口隔离原则
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
示例：
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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，那么类B和类D必须去实现他们不需要的方法。
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按接口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。
代码：
package com.atguigu.principle.segregation.improve; public class Segregation1 { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub // 使用一把 A a = new A(); a.depend1(new B()); // A类通过接口去依赖B类 a.depend2(new B()); a.depend3(new B()); C c = new C(); c.depend1(new D()); // C类通过接口去依赖(使用)D类 c.depend4(new D()); c.depend5(new D()); } } // 接口1 interface Interface1 { void operation1(); } // 接口2 interface Interface2 { void operation2(); void operation3(); } // 接口3 interface Interface3 { void operation4(); void operation5(); } class B implements Interface1, Interface2 { public void operation1() { System.out.println("B 实现了 operation1"); } public void operation2() { System.out.println("B 实现了 operation2"); } public void operation3() { System.out.println("B 实现了 operation3"); } } class D implements Interface1, Interface3 { public void operation1() { System.out.println("D 实现了 operation1"); } public void operation4() { System.out.println("D 实现了 operation4"); } public void operation5() { System.out.println("D 实现了 operation5"); } } class A { // A 类通过接口Interface1,Interface2 依赖(使用) B类，但是只会用到1,2,3方法 public void depend1(Interface1 i) { i.operation1(); } public void depend2(Interface2 i) { i.operation2(); } public void depend3(Interface2 i) { i.operation3(); } } class C { // C 类通过接口Interface1,Interface3 依赖(使用) D类，但是只会用到1,4,5方法 public void depend1(Interface1 i) { i.operation1(); } public void depend4(Interface3 i) { i.operation4(); } public void depend5(Interface3 i) { i.operation5(); } }
5.依赖倒转原则
依赖倒转原则是指：
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高层模块不应该依赖底层模块，二者都应该依赖其抽象；
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抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象；
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依赖倒转的中心思想是面向接口编程；
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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；
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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
简单来说，类的方法参数原来是调用特定类的类型，现在倒转过来，使用接口的类型；就是类的参数为接口类型的变量。
依赖关系传递的三种方式：
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接口传递
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构造方法传递
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setter方法传递
代码：
public class DependencyPass { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub ChangHong changHong = new ChangHong(); // OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose(); // openAndClose.open(changHong); //通过构造器进行依赖传递 // OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose(changHong); // openAndClose.open(); //通过setter方法进行依赖传递 OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose(); openAndClose.setTv(changHong); openAndClose.open(); } } // 方式1： 通过接口传递实现依赖 // 开关的接口 // interface IOpenAndClose { // public void open(ITV tv); //抽象方法,接收接口 // } // // interface ITV { //ITV接口 // public void play(); // } // // class ChangHong implements ITV { // // @Override // public void play() { // // TODO Auto-generated method stub // System.out.println("长虹电视机，打开"); // } // // } //// 实现接口 // class OpenAndClose implements IOpenAndClose{ // public void open(ITV tv){ // tv.play(); // } // } // 方式2: 通过构造方法依赖传递 // 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){ //构造器 // this.tv = tv; // } // public void open(){ // this.tv.play(); // } // } // 方式3 , 通过setter方法传递 interface IOpenAndClose { public void open(); // 抽象方法 public void setTv(ITV tv); } interface ITV { // ITV接口 public void play(); } class OpenAndClose implements IOpenAndClose { private ITV tv; public void setTv(ITV tv) { this.tv = tv; } public void open() { this.tv.play(); } } class ChangHong implements ITV { @Override public void play() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("长虹电视机，打开"); } }
依赖倒转原则注意事项：
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底层模块尽量都要有抽象类或接口，或者两者都有，程序稳定性更好；
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变量的声明类型尽量是抽象类或接口，这样我们的变量引用和实际对象建，就存在一个缓冲层，利于程序扩展和变化；
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继承时遵循里式替换原则。
6.里式替换原则
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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。
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继承在给程序设计带来便利的同时，也带来弊端，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。
这时候，我们就要用到里式替换原则：
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里式替换原则在1988年，有麻省理工学院的一位性里的女士提出的；
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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；
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在使用继承时，遵循里式替换原则，在子类中尽量不要重写父类的方法；
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里式替换原则告诉我们，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。
通用做法：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。
代码：
public class Liskov { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub A a = new A(); System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3)); System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8)); System.out.println("-----------------------"); B b = new B(); //因为B类不再继承A类，因此调用者，不会再func1是求减法 //调用完成的功能就会很明确 System.out.println("11+3=" + b.func1(11, 3));//这里本意是求出11+3 System.out.println("1+8=" + b.func1(1, 8));// 1+8 System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3)); //使用组合仍然可以使用到A类相关方法 System.out.println("11-3=" + b.func3(11, 3));// 这里本意是求出11-3 } } //创建一个更加基础的基类 class Base { //把更加基础的方法和成员写到Base类 } // A类 class A extends Base { // 返回两个数的差 public int func1(int num1, int num2) { return num1 - num2; } } // B类继承了A // 增加了一个新功能：完成两个数相加,然后和9求和 class B extends Base { //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; } public int func2(int a, int b) { return func1(a, b) + 9; } //我们仍然想使用A的方法 public int func3(int a, int b) { return this.a.func1(a, b); } }
7.开闭原则
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开闭原则是编程中最基础，最重要的设计原则；
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一个软件实体，如类，模块和函数应该对扩展开放（对提供方），对修改关闭（对使用方）。用抽象构建框架，用实现扩展细节；
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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；
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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。
示例：
public class Ocp { public static void main(String[] args) { //使用看看存在的问题 GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor(); graphicEditor.drawShape(new Rectangle()); graphicEditor.drawShape(new Circle()); graphicEditor.drawShape(new Triangle()); } } //这是一个用于绘图的类 [使用方] class GraphicEditor { //接收Shape对象，然后根据type，来绘制不同的图形 public void drawShape(Shape s) { if (s.m_type == 1) drawRectangle(s); else if (s.m_type == 2) drawCircle(s); else if (s.m_type == 3) drawTriangle(s); } //绘制矩形 public void drawRectangle(Shape r) { System.out.println(" 绘制矩形 "); } //绘制圆形 public void drawCircle(Shape r) { System.out.println(" 绘制圆形 "); } //绘制三角形 public void drawTriangle(Shape r) { System.out.println(" 绘制三角形 "); } } //Shape类，基类 class Shape { int m_type; } class Rectangle extends Shape { Rectangle() { super.m_type = 1; } } class Circle extends Shape { Circle() { super.m_type = 2; } } //新增画三角形 class Triangle extends Shape { Triangle() { super.m_type = 3; } }
上述方式的优缺点
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优点是比较好理解，简单操作；
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缺点是违反了设计模式的ocp原则，即对外扩展，对修改关闭。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码；
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比如我们这是要心增加一个图形种类三角形，我们需要做如下修改，修改的地方较多
把创建Shape类做出抽象类，并提供一个抽象的draw方法，让子类去实现即可，这样我们有新的图形种类时，只需要让新的图形来继承Shape，并实现draw方法即可，使用方的代码就不需要修改，满足了开闭原则：
public class Ocp { public static void main(String[] args) { //使用看看存在的问题 GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor(); graphicEditor.drawShape(new Rectangle()); graphicEditor.drawShape(new Circle()); graphicEditor.drawShape(new Triangle()); graphicEditor.drawShape(new OtherGraphic()); } } //这是一个用于绘图的类 [使用方] class GraphicEditor { //接收Shape对象，调用draw方法 public void drawShape(Shape s) { s.draw(); } } //Shape类，基类 abstract class Shape { int m_type; public abstract void draw();//抽象方法 } class Rectangle extends Shape { Rectangle() { super.m_type = 1; } @Override public void draw() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 绘制矩形 "); } } class Circle extends Shape { Circle() { super.m_type = 2; } @Override public void draw() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 绘制圆形 "); } } //新增画三角形 class Triangle extends Shape { Triangle() { super.m_type = 3; } @Override public void draw() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 绘制三角形 "); } } //新增一个图形 class OtherGraphic extends Shape { OtherGraphic() { super.m_type = 4; } @Override public void draw() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 绘制其它图形 "); } }
8.迪米特法则
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一个对象应该对其他对象保持最少的了解；
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类与类关系越密切，耦合度越大；
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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有多么复杂，都尽量将逻辑封装在类的内部。对外处理提供的public方法，不对外泄露任何信息；
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迪米特法则还有个更简单的定义：只与直接的朋友通信；
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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。
示例：
有一个学校，下属有各个学院和总部，现要求学校总部员工ID和学院员工的id：
import java.util.ArrayList; import java.util.List; //客户端 public class Demeter1 { public static void main(String[] args) { System.out.println("~~~使用迪米特法则的改进~~~"); //创建了一个 SchoolManager 对象 SchoolManager schoolManager = new SchoolManager(); //输出学院的员工id 和 学校总部的员工信息 schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager()); } } //学校总部员工类 class Employee { private String id; public void setId(String id) { this.id = id; } public String getId() { return id; } } //学院的员工类 class CollegeEmployee { private String id; public void setId(String id) { this.id = id; } public String getId() { return id; } } //管理学院员工的管理类 class CollegeManager { //返回学院的所有员工 public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() { List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>(); for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了10个员工到 list CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee(); emp.setId("学院员工id= " + i); list.add(emp); } return list; } //输出学院员工的信息 public void printEmployee() { //获取到学院员工 List<CollegeEmployee> list1 = getAllEmployee(); System.out.println("------------学院员工------------"); for (CollegeEmployee e : list1) { System.out.println(e.getId()); } } } //学校管理类 //分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager //CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类，这样违背了 迪米特法则 class SchoolManager { //返回学校总部的员工 public List<Employee> getAllEmployee() { List<Employee> list = new ArrayList<Employee>(); for (int i = 0; i < 5; i++) { //这里我们增加了5个员工到 list Employee emp = new Employee(); emp.setId("学校总部员工id= " + i); list.add(emp); } return list; } //该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id) void printAllEmployee(CollegeManager sub) { //分析问题 //1. 将输出学院的员工方法，封装到CollegeManager sub.printEmployee(); //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()); } } }
迪米特法则注意事项：
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迪米特法则的核心是降低类之间的耦合；
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但是注意：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类间（对象间）耦合关系，并不是要求完全没有依赖关系。
9.合成复用原则
尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承
聚合：
组合：
10.设计原则核心思想
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找出应用中可能需要变化之处，把他们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起；
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针对接口编程，而不是针对实现编程；
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为了交互对象之间的松耦合设计而努力。
参考资料：
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视频资料：
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