【设计模式】设计模式的七大原则

不念不忘少年蓝@ 2024-04-06 11:41 92阅读 0赞

### 设计模式原则 ###

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:

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

#### 一、单一职责原则 ####

一个类尽量只负责一个功能  
1、目的  
降低代码复杂度、降低系统耦合度、提高可读性

2、定义  
对于一个类，只有一个引起该类变化的原因；该类的职责是唯一的，且这个职责是唯一引起其他类变化的原因。

3、具体实现  
将不同的职责封装到不同的类或者模块中，当有新的需求将现有的职责分为颗粒度更小的职责的时候，应该及时对现有代码进行重构。

4、优点  
（1）降低类的复杂度，一个类只负责一个职责。这样写出来的代码逻辑肯定要比负责多项职责简单得多。

（2）提高类的可读性，提高系统的可维护性。

（3）降低变更引起的风险。变更是必然的，如果单一职责原则遵守得好，当修改一个功能的时候可以显著降低对其他功能的影响。

5、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，只有类中的方法足够少，才可以在类中保持方法级别的单一职责原则。

#### 二、接口隔离原则 ####

实现类尽量减少不必要的实现，可以把接口分开  
1、目的  
避免接口过于臃肿

2、定义  
客户端不应该依赖它不需要的接口，一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。

3、具体实现  
适度细化接口，将臃肿的接口拆分为独立的几个接口。

4、优点  
（1）将臃肿庞大的接口分解为多个粒度小的接口，可以预防外来变更的扩散，提高系统的灵活性和可维护性。

（2）接口隔离提高了系统的内聚性，减少了对外交互，降低了系统的耦合性。

（3）使用多个专门的接口还能够体现对象的层次，因为可以通过接口的继承，实现对总接口的定义。

（4）能减少项目工程中的代码冗余。过大的大接口里面通常放置许多不用的方法，当实现这个接口的时候，被迫设计冗余的代码。

5、注意事项和细节  
如果接口的粒度大小定义合理，能够保证系统的稳定性；但是，如果定义过小，则会造成接口数量过多，使设计复杂化；如果定义太大，灵活性降低，无法提供定制服务，给整体项目带来无法预料的风险。  
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#### 三、依赖倒转原则 ####

对于依赖关系，尽量使用接口或抽象类  
1、目的  
避免需求变化导致过多的维护工作

2、定义  
高层模块不应该依赖底层模块，二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。  
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(一般是接口，抽象类)，原子逻辑的组装就是高层模块。在Java语言中，抽象就是指接口和或抽象类，两者都不能被直接实例化。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，可以被直接实例化。

3、具体实现  
面向接口编程，使用接口或者抽象类制定好规范和契约，而不去设计任何具体的操作，把展现细节的任务交给他们的实现类去完成。

4、DIP的好处  
采用依赖倒置原则可以减少类间的耦合性，提高系统的稳定性，降低并行开发引起的风险，提高代码的可读性和可维护性。

5、DIP的几种写法  
（1）接口声明依赖对象；

（2）构造函数传递依赖对象；

在类中通过构造函数声明依赖对象（好比spring中的构造器注入），采用构造器注入。

（3）Setter方法传递依赖对象

在抽象中设置setter方法声明依赖对象（spring中的方法注入）

6、深入理解  
依赖倒转原则的本质就是通过抽象使各个类或模块实现彼此独立，不互相影响，实现模块间的松耦合。

在项目中使用这个规则需要以下原则：

（1）每个类尽量都要有接口或抽象类：依赖倒转的基本要求，有抽象才能依赖倒转；

（2）变量的表明类型尽量是接口或者抽象类；

（3）任何类都不应该从具体类派生；

（4）尽量不要重写基类已经写好的方法（里氏替换原则）；

（5）结合里氏替换原则来使用：

接口负责定义public属性和方法，并且声明与其他对象的依赖关系；

抽象类负责公共构造部分的实现；

实现类准确的实现业务逻辑，同时在适当的时候对父类进行细化；

一句话，依赖倒转原则就是面向接口编程。

#### 四、里氏替换原则 ####

尽量子类不重写父类的方法，如果重写的太多，可以让子类和父类都继承一个超类  
1、目的  
避免系统继承体系被破坏

2、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。

3、具体实现  
（1）子类可以实现父类的抽象方法，但是不能覆盖父类的非抽象方法；

（2）子类可以增加自己特有的方法；

（3）当子类覆盖或实现父类的抽象方法时，方法的前置条件（即方法的形参）要比父类方法的输入参数更宽松；方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格。

（4）如果子类不能完整地实现父类的方法，或者父类的一些方法在子类中已经发生畸形，则建议断开继承关系，采用依赖，聚合，组合等关系继承。

#### 五、开闭原则 ####

可以增加一个类，但是尽量不要修改一个类  
可以修改一个类，但是尽量不要影响原来调用它的类  
1、目的  
提高扩展性、便于维护

2、定义  
对扩展开放（对提供方），对修改关闭（对使用方）。

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。

开闭原则是面向对象设计中最基础的设计原则，它指导我们如何建立稳定灵活的系统，开闭原则只定义了对修改关闭，对扩展开放。

因为抽象灵活性好，适应性广，只要抽象的合理，可以基本保证架构的稳定。而软件中易变的细节，我们用从抽象派生的实现类来进行扩展，当软件需要发生变化时，我们只需要根据需求重新派生一个实现类来扩展就可以了，当然前提是抽象要合理，要对需求的变更有前瞻性和预见性。

#### 六、迪米特法则 ####

局部变量尽量不要出现不再方法声明中的陌生类  
1、目的  
降低类与类之间的耦合度

2、定义  
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，对于依赖的类不管有多复杂，都尽量将逻辑封装在类的内部，对外除了提供public方法，不泄漏任何信息。

更简单的说法：只与直接朋友通信。

直接朋友：每个对象都会与其它对象有耦合关系，耦合的方式有很多，依赖、关联、组合、聚合等。我们称出现在成员变量，方法参数，方法返回值中的类称为直接朋友，而出现在局部变量中的类不能称为直接朋友，也就是说，陌生的类不要以局部变量的形式出现在类的内部。

3、注意事项和细节  
（1）在类的结构设计上，尽量降低类成员的访问权限；

（2）在类的设计上，优先考虑将一个类设计成不变类；

（3）在类的引用上，将引起其他类的次数降到最低；

（4）不暴露类的属性成员，而应该提供相应的访问器（getter、setter）；

（5）谨慎使用序列化（serializable）功能；

过分的使用迪米特原则，会产生大量这样的中介和传递类，类之间需要通信就通过第三方转发的方式，就会造成系统的不同模块之间的通信效率降低、使系统的不同模块之间不容易协调等缺点，同时大大增加了系统的复杂度。所以在釆用迪米特法则时需要反复权衡，确保高内聚和低耦合的同时，保证系统的结构清晰。

#### 七、合成复用原则 ####

尽量使用聚合不要使用继承  
1、目的  
防止类的体系庞大

2、定义  
它要求在软件复用时，要尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现，其次才考虑使用继承关系来实现。

如果要使用继承关系，则必须严格遵循里氏替换原则。合成复用原则同里氏替换原则相辅相成的，两者都是开闭原则的具体实现规范。

3、注意事项和细节  
（1）通常的复用分为继承复用和合成复用，继承复用虽然有简单和易实现的优点，但它也有如下的缺点：

继承复用破坏了类的封装性  
因为继承会将父类的实现细节暴露给子类，父类对子类是透明的，所以这种复用又称为“白箱”复用。

子类和父类的耦合度高  
父类的改变会直接影响子类，不利于类的扩展和维护。

限制了复用的灵活性  
从父类继承而来的实现是静态的，在编译时已经定义，运行时无法发生变化。

（2）采用组合或聚合复用时，可以将已有对象纳入新对象中，使之成为新对象的一部分，新对象可以调用已有对象的功能，它有以下优点。

维护了类的封装性  
因为成分对象的内部细节是新对象看不见的，所以这种复用又称为“黑箱”复用。

低耦合  
这种复用所需的依赖较少，新对象存取成分对象的唯一方法是通过成分对象的接口。

复用的灵活性高  
这种复用可以在运行时动态进行，新对象可以动态地引用与成员对象类型相同的对象。

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