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七大原则

Posted May 31, 2023 Updated May 31, 2023
By Neil
15 min read

懂了设计模式，你就懂了面向对象分析和设计（OOA/D）的精要

目的

编写软件过程中，我们会面临着来自耦合性，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)
  5. 使程序呈现高内聚，低耦合的特性

单一职责原则

定义

对类来说的，即一个类应该只负责一项职责。

注意事项和细节

  1. 降低类的复杂度，一个类只负责一项职责
  2. 提高类的可读性，可维护性
  3. 降低变更引起的风险
  4. 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；只有类中方法数量足够少，可以在方法级别保持单一职责原则

接口隔离原则

定义

客户端不应该依赖它不需要的接口类，类之间的依赖关系应该建立在最小的接口上。

规范

  1. 使用接口隔离原则前首先需要满足单一职责原则
  2. 接口需要高内聚，也就是提高接口、类、模块的处理能力，少对外发布public的方法
  3. 定制服务，就是单独为一个个体提供优良的服务，简单来说就是拆分接口，对特定接口进行定制

接口隔离解决的问题如下（实现类实现了接口中不需要的抽象方法）：

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//接口
interface Interface1 {
    void operation1();
    void operation2();
    void operation3();
}
 
class B implements Interface1 {
    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");
    }
}
//问题所在：A类只用到了B类的 1,2 方法，但B类却要实现方法3，造成代码的冗余。
class A { //A 类通过接口Interface1 依赖(使用) B类，但是只会用到1,2方法
    public void depend1(Interface1 i) {
        i.operation1();
    }
    public void depend2(Interface1 i) {
        i.operation2();
    }
}

遵循接口隔离原则后（将抽象方法进行隔离，当需要时实现多个接口即可） ：

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// 接口1
interface Interface1 {
    void operation1();
    void operation2();
}

// 接口2
interface Interface2 {
    void operation3();
}

class B implements Interface1 {
    public void operation1() {
        System.out.println("B 实现了 operation1");
    }

    public void operation2() {
        System.out.println("B 实现了 operation2");
    }

}

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();
    }
}

依赖倒置原则

定义

程序要依赖于抽象接口，不要依赖于具体实现。

原则

  1. 高层模块不应该依赖底层模块，二者都应该依赖其抽象
  2. 抽象不应该依赖细节（实现类），细节应该依赖抽象
  3. 依赖倒置的中心思想是面向接口编程
  4. 相对于细节的多样性，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的多。在 Java 中，抽象指的是接口和抽象类，细节就是具体的实现类
  5. 使用接口或抽象类的目的是定制好规范，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

依赖关系传递的三种方式

  1. 接口传递
  2. 构造方法传递
  3. setter方式传递

注意事项和细节

  1. 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
  2. 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间，就存在一个缓冲层，利于程序扩展和优化
  3. 继承时遵循里氏替换原则

里氏替换原则

定义

所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象，子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能

  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子类都必须遵循这种契约，但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改，就会对这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：在编程中如何正确的使用继承，答案是：遵循里氏替换原则
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class A {
    public int func1(int num1, int num2) {
        return num1 - num2;
    }
}
 
// 增加了一个新功能：完成两个数相加,然后和9求和
class B extends A {
    //这里，重写了A类的方法
    public int func1(int a, int b) {
        return a + b;
    }
 
    public int func2(int a, int b) {
        return func1(a, b) + 9;
    }
}

遵循里氏替换原则后（提取一个公共的类，将A类与B类进行组合） ：

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class Base {
}
 
class A extends Base {
    public int func1(int num1, int num2) {
        return num1 - num2;
    }
}
 
// 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();
 
    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);
    }
}

通用方法：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。

开闭原则

定义

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

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//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) {
        //**问题所在：此类属于使用方，但当我们需要扩展新的图形时，却要修改使用方，就不符合OCP原则
        if (s.m_type == 1) {
            drawRectangle(s);
        } else if (s.m_type == 2) {
            drawCircle(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 ");
    }
}

//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;
    }
}

遵循开闭替换原则（将公共方法提取到抽象类，在实现类中实现需要调用的方法，使用类中直接调用公共方法即可） ：

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class GraphicEditor {
    public void drawShape(Shape s) {
        s.draw();
    }
}
 
abstract class Shape {
    public abstract void draw();
}

class Rectangle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制矩形");
    }
}
 
class Circle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制圆形");
    }
}

迪米特法则

定义

有时候也叫做最少知识原则，一个软件实体应尽可能少地与其他实体发生相互作用。

规则

  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
  5. 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。

注意事项和细节

迪米特法则的核心是降低类之间的耦合。 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降低类间(对象间)耦合关系，并不是要求完全没有依赖关系。

合成复用原则

定义

尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

设计原则核心思想

  1. 找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起。
  2. 针对接口编程，而不是针对实现编程。
  3. 为了交互对象之间的松耦合设计而努力

代码下载地址：https://github.com/ni-shiliu/neil-design-mode

参考：《Head First 设计模式》 and https://developer.aliyun.com/article/940284

设计模式, 七大原则
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