设计模式中的设计原则

先来抛一个问题，设计模式到底有几个原则？

翻了三本书《设计模式之禅》、《设计模式：可复用的面向对象软件元素》、《Head First 设计模式》，也看了不少博客和关于设计模式原则的文章。关于设计模式有几大原则，似乎没有严格的定论，有的说6大设计原则，有的说7大设计原则，《Head First》中更是提到了9个设计原则。
不管是多少个设计原则，最终都是希望程序达到 “高内聚，低耦合” ，代码高度复用，具有可维护性的目的。所以多少个设计原则已经不重要了，重要的是达到怎样的目标！

设计原则

我觉得7大设计原则都有必要了解和尽量向其靠拢，但是程序设计肯定是不可能完全遵守这些设计原则，但是我们的设计可以让程序更好扩展和更容易维护。

1.开闭原则（Open Closed Principle，OCP)

开闭原则的原文定义是：Software entities should be open for extension,but closed for modification.（软件实体应该对扩展开放，对修改关闭。）
其意思是说一个软件程序应该通过扩展来实现变化，而不是通过修改已有的代码来实现变化。但是并不意味着不对代码做任何的修改，底层模块的变更，必然要有高层模块进行耦合，我们只能尽量预测变化，但是并不能保证所有的变更都不需要修改代码。
所以说，开闭原则具有理想主义的色彩，它是面向对象设计的终极目标。
开闭原则是面向对象设计中最基础的设计原则，它也被称为设计总则，它指导我们如何建立稳定灵活的系统。

2.单一职责原则（Single Responsiblity Principle ，SRP）

单一职责原则的原文定义是：There should never be more than one reason for a class to change.(应该有且仅有一个原因引起类的变更。)
在《设计模式之禅》中举了一个电话接口的例子。电话通话的时候有4个过程发生：拨号、通话、回应、挂机。那么写一个接口：

但是，这个IPhone 接口，并不是只有一个职责，它包含了两个职责：一个是协议管理，一个是数据传送。dial()和hangup()实现的是协议管理，分别负责拨号和挂机；chat()实现的是数据的传送。如果协议接通的变化肯定会引起接口或者实现类的变化；而数据传送的变化（电话不仅仅为了通话传送数据，还可以为上网传送数据）肯定也会引起接口或者实现类的变化，所以这里就有两个原因会引起接口或者类的变化。分析后，我们应该考虑拆分连个接口：

注意
单一职责原则提出了一个编写程序的标准，用“职责”或“变化原因”来衡量接口或者类设计的是否优良，但是“职责”或“变化原因”都是不可度量的，因项目而异，因环境而异。
因为“职责”没有一个量化的标准，一个类到底要负责哪些职责？这些职责该怎么细化？而项目后期职责发生扩展，可能一个职责要衍生出两个职责出来，该怎么拆分？在项目时间紧迫，接口或者类非常简单，考虑人工和事件成本时，是否还要坚持 单一职责原则？这些都要根据实际情况来考量。

3.里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）

为什么这个原则的名字这么奇怪呢？
因为这个原则是由麻省理工学院的一位叫Barbara Liskov的女士提出来的，所以就叫里氏替换原则了。国外用发现或者创造定理、原则等是很正常的事，比如牛顿定理、法拉第、欧拉、XXX彗星等等。
里氏替换原则 有两种定义：
第一种定义：If for each object o1 of type S there is an object o2 of type T such that for all programs P defined in terms of T,the behavior of P is unchanged when o1 is substitued for o2 then S is a subtype of T.(如果对每一个类型为S的对象o1,都有类型为T的对象o2，使得以T定义的所有程序P在所有的对象o1都替换成o2时，程序P的行为没有发生变化，那么类型S 是类型T的子类型。）

第二种定义：Functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it.（所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。）

用通俗的话讲，就是 所有父类能出现的地方子类就可以出现，并且替换为子类也不会产生任何的错误或异常，使用者可能根本就不需要知道是父类还是子类。要做到这样，那么子类就只能扩展父类的功能，但不能修改父类原有的功能。

这一原则主要是为了规范面向对象语言的* 继承 * 这一特性。

里氏替换原则为良好的继承定义了一个规范，其包含了4层含义：
* 1.子类可以实现父类的抽象方法，但是不能覆写父类的非抽象方法。
* 2.子类可以添加自己特有的属性或者方法。
* 3.子类覆写或者实现父类的方法时，输入的参数应该比父类的参数条件更宽松。
* 4.子类覆写或实现父类的方法时，返回的结果应该比父类的返回结果更严格。

提醒
1. 在使用父类的地方可以替换为子类，但是反过来在使用子类的地方却不一定能替换成父类。
2. 如果父类的某些方法在子类中发生了“畸变”，则建议断开父子继承关系，采用依赖、聚集、组合灯关系代替继承。

4.依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle）

依赖倒置原则的原始定义是：
High level modules should not depend upon low level modules.Both should depend upon abstractions.Abstractions should not depend upon details.Details should depend upon abstractions.
包含了三层含义:
* 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。

高层模块和低层模块很容易理解，每一个逻辑的实现都是由原子逻辑组成的，不可分割的原子逻辑就是低层模块，原子逻辑的再组装就是高层模块。那什么是抽象？什么又是细节呢？在Java 语言中，抽象就是指接口或者抽象类，两者都是不能直接被实例化的；细节就是实现类，实现接口或继承抽象类而产生的类就是细节，其特点就是可以直接被实例化。在OC 中，抽象就是协议啦，细节就是实现协议的类。
依赖倒置原则在Java 语言中的表现就是：
* 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，其依赖关系是通过接口或抽象类产生的；
* 接口或抽象类不依赖实现类；
* 实现类依赖接口或抽象类。

具体到写代码时，那就是在使用到具体类时，不直接使用具体类，而使用具体类的抽象类或接口代替。

5.接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）

接口隔离原则有两种定义：
* Clients should not be forced to depend upon interfaces that they don’t use.（客户端不应该依赖它不需要的接口。）
* The dependency of one class to another one should depend on the smallest possible interface.（类间的依赖关系应该建立在最小的接口上。）

每个接口中不存在子类用不到却必须实现的方法，如果不然，就要将接口拆分。使用多个隔离的接口，比使用单个接口（多个接口方法集合到一个的接口）要好。
举个例子就是如果接口A 中有10个接口，而实现类B 使用到了接口A 中的 5个，实现类C 使用到了接口A 中的另外 5个，那么我们应该将接口A 拆分成接口A1和接口A2。然后让实现类B 实现接口A1中的接口，实现类C 实现接口A2中的接口。
错误的设计如下图所示：

经过修改后的关系如下：

将一个臃肿的接口拆分为两个独立的接口，所依赖的原则就是接口隔离原则，使用多个隔离的接口，比使用一个臃肿的接口要好的多。很多IM SDK都遵守了这种原则来使某些实现来具有单聊、群聊、音视频通话 等功能。可以参考容量、云之讯、网易云信等SDK。

接口隔离原则是对接口进行规范的约束，其包含了4层含义：
* 1.接口要尽量小，但是也有一定的限度。因为过度小的接口会使接口变多，让程序变得复杂（我们总不能把每一个接口方法都定义在一个接口类里面吧）。
* 2.接口要高内聚。高内聚可以提高接口、类、模块的处理能力，减少对外的交互。具体到实际开发，就是在接口中尽量少公布 方法。
* 3.为依赖接口的类定制服务，只暴漏给它需要的方法，它不需要的方法则隐藏起来。
* 4.接口的设计要有限度。接口的设计粒度越小，系统越灵活，这是不争的事实。但是，灵活的同时也使得接口类增加，是项目接口变得复杂。所以我们设计接口时，要把握一个“度”，接口不能太臃肿，也不能太小。

6.迪米特法则（Law of Demeter, LoD)

迪米特法则也称为最小知识原则（Principle of Least Knowledge，PLK）。
一个对象应该对其他对象有最少的了解。简单说来，就是一个类应该对自己需要耦合或调用的类知道得最少，被耦合或调用的类的内部是如何复杂与我都没关系，我只关系呗耦合或被调用的类提供给我的方法。
迪米特法则还有一个英文解释：Only talk to your immediate friends。
每个对象都会与其他对象有耦合关系，两个对象之间的耦合就成为了朋友关系。这种关系的类型有很多，例如组合、聚合、依赖等。 简单的说，只要两个类之间有交互或关联，那么它们就是朋友关系。

7.合成/聚合复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle，CARP）

合成/聚合复用原则经常又叫做合成复用原则，它的设计原则是：要尽量使用合成/聚合，尽量不要使用继承。也就是说，我们要优先考虑使用合成、聚合来实现功能，在使用合成、聚合无法实现的情况下，才考虑使用继承来实现。

其实这里最重要的地方就是区分“has-a”和“is-a”的区别。
相对于合成和聚合，继承的缺点在于：父类的方法全部暴露给子类。父类如果发生变化，子类也得发生变化；聚合的复用的时候就对另外的类依赖的比较的少。

其他的设计原则整理

在《Head First 设计模式》一书中整理的设计原则有：
* 封装变化
* 多用组合，少用继承
* 针对接口编程，不针对实现编程
* 为交互对象之间的松耦合设计而努力
* 类应该对扩展开放，对修改关闭。
* 依赖抽象，不要依赖具体类。
* 只和朋友谈
* 别找我，我会找你。
* 类应该只有一个改变的理由。

可以看出这里的设计原则其实也是用更通俗简单的话描述了上面的7大原则，或者扩展等。正所谓一千个读者眼中就有一千个哈姆雷特，我们不应该拘泥于多少个设计原则或者设计模式，应该将重点放在如何设计出高内聚，低耦合，代码能够高度复用，具有高度可维护性，健壮的程序上。毕竟这些原则或模式都是为了我们设计程序代码，实现某些功能服务的，不是吗？

参考：
百度百科-设计模式
http://www.runoob.com/design-pattern/design-pattern-intro.html
http://www.uml.org.cn/sjms/201211023.asp#6
书籍：
《Head First 设计模式》
《设计模式 - 可复用的面向对象软件元素》
《设计模式之禅》