Java设计模式学习笔记---七大设计原则

╰半夏微凉° 2022-03-06 16:48 194阅读 0赞

参考文档: 咕泡学院  Tom 老师 --软件架构设计七大原则

**开闭原则**  
开闭原则（Open-Closed Principle, OCP）是指一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭。所谓的开闭，也正是对扩展和修改两个行为的一个原则。强调的是用抽象构建框架，用实现扩展细节。可以提高软件系统的可复用性及可维护性。

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，例如：我们版本更新，我尽可能不修改源代码，但是可以增加新功能。在现实生活中对于开闭原则也有体现。比如，很多互联网公司都实行弹性制作息时间，规定每天工作 8 小时。意思就是说，对于每天工作 8 小时这个规定是关闭的，但是你什么时候来，什么时候走是开放的。早来早走，晚来晚走。实现开闭原则的核心思想就是面向抽象编程，接下来我们来看一段代码：以咕泡学院的课程体系为例，首先创建一个课程接口 ICourse：

public interface ICourse {
    Integer getId();
    String getName();
    Double getPrice();
    }

整个课程生态有 Java 架构、大数据、人工智能、前端、软件测试等，我们来创建一个 Java架构课程的类 JavaCourse：

public class JavaCourse implements ICourse{
    private Integer Id;
    private String name;
    private Double price;
    public JavaCourse(Integer id, String name, Double price) {
    this.Id = id;
    this.name = name;
    this.price = price;
    }
    public Integer getId() {
    return this.Id;
    }
    public String getName() {
    return this.name;
    }
    public Double getPrice() {
    return this.price;
    }
    }

现在我们要给 Java 架构课程做活动，价格优惠。如果修改 JavaCourse 中的 getPrice()方法，则会存在一定的风险，可能影响其他地方的调用结果。我们如何在不修改原有代码前提前下，实现价格优惠这个功能呢？现在，我们再写一个处理优惠逻辑的类，  
JavaDiscountCourse 类 （ 思 考 一 下 为 什 么 要 叫 JavaDiscountCourse ， 而 不 叫DiscountCourse）：

public class JavaDiscountCourse extends JavaCourse {
    public JavaDiscountCourse(Integer id, String name, Double price) {
    super(id, name, price);
    }
    public Double getOriginPrice(){
    return super.getPrice();
    }
    public Double getPrice(){
    return super.getPrice() * 0.61;
    }
    }

我的理解就是,去子父类继承或者接口实现的方式,不去修改父类或者接口的代码框架,而去用子类或者接口实现类去扩展新功能

**依赖倒置原则**  
依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle,DIP）是指设计代码结构时，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。通过依赖倒置，可以减少类与类之间的耦合性，提高系统的稳定性，提高代码的可读性和可维护性，并能够降低修改程序所造成的风险。接下来看一个案例，还是以课程为例，先来创建一个类 Tom：

public class Tom {
    public void studyJavaCourse(){
    System.out.println("Tom 在学习 Java 的课程");
    }
    public void studyPythonCourse(){
    System.out.println("Tom 在学习 Python 的课程");
    }
    }

来调用一下：

public static void main(String[] args) {
    Tom tom = new Tom();
    tom.studyJavaCourse();
    tom.studyPythonCourse();
    }

Tom 热爱学习，目前正在学习 Java 课程和 Python 课程。大家都知道，学习也是会上瘾的。随着学习兴趣的暴涨，现在 Tom 还想学习 AI 人工智能的课程。这个时候，业务扩展，我们的代码要从底层到高层（调用层）一次修改代码。在 Tom 类中增加studyAICourse()的方法，在高层也要追加调用。如此一来，系统发布以后，实际上是非常不稳定的，在修改代码的同时也会带来意想不到的风险。接下来我们优化代码，创建一个课程的抽象 ICourse 接口：

public interface ICourse {
    void study();
    }

然后写 JavaCourse 类：

public class JavaCourse implements ICourse {
    @Override
    public void study() {
    System.out.println("Tom 在学习 Java 课程");
    }
    }

再实现 PythonCourse 类：

public class PythonCourse implements ICourse {
    @Override
    public void study() {
    System.out.println("Tom 在学习 Python 课程");
    }
    }

修改 Tom 类：

public class Tom {
    public void study(ICourse course){
    course.study();
    }
    }

来看调用：

public static void main(String[] args) {
    Tom tom = new Tom();
    tom.study(new JavaCourse());
    tom.study(new PythonCourse());
    }

我们这时候再看来代码，Tom 的兴趣无论怎么暴涨，对于新的课程，我只需要新建一个类，通过传参的方式告诉 Tom，而不需要修改底层代码。实际上这是一种大家非常熟悉的方式，叫依赖注入。注入的方式还有构造器方式和 setter 方式。我们来看构造器注入方式：

public class Tom {
    private ICourse course;
    public Tom(ICourse course){
    this.course = course;
    }
    public void study(){
    course.study();
    }
    }

看调用代码：

public static void main(String[] args) {
    Tom tom = new Tom(new JavaCourse());
    tom.study();
    }

根据构造器方式注入，在调用时，每次都要创建实例。那么，如果 Tom 是全局单例，则我们就只能选择用 Setter 方式来注入，继续修改 Tom 类的代码：

public class Tom {
    private ICourse course;
    public void setCourse(ICourse course) {
    this.course = course;
    }
    public void study(){
    
    course.study();
    }
    }

看调用代码：

public static void main(String[] args) {
    Tom tom = new Tom();
    tom.setCourse(new JavaCourse());
    tom.study();
    tom.setCourse(new PythonCourse());
    tom.study();
    }

现在我们再来看最终的类图：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYW80MzA_size_16_color_FFFFFF_t_70][]  
大家要切记：以抽象为基准比以细节为基准搭建起来的架构要稳定得多，因此大家在拿到需求之后，要面向接口编程，先顶层再细节来设计代码结构。

我的理解就是要求对抽象进行编程，不要对实现进行编程，这样就降低了客户与实现模块的耦合,不管是高层模块和底层模块都应该依赖于抽象，具体一点就是接口或者抽象类，只要接口是稳定的，那么任何一个更改都不用担心。

**单一职责原则**  
单一职责（Simple Responsibility Pinciple，SRP）是指不要存在多于一个导致类变更的原因。假设我们有一个 Class 负责两个职责，一旦发生需求变更，修改其中一个职责的逻辑代码，有可能会导致另一个职责的功能发生故障。这样一来，这个 Class 存在两个导致类变更的原因。如何解决这个问题呢？我们就要给两个职责分别用两个 Class 来实现，进行解耦。后期需求变更维护互不影响。这样的设计，可以降低类的复杂度，提高类的可 读 性 ， 提 高 系 统 的 可 维 护 性 ， 降 低 变 更 引 起 的 风 险 。 总 体 来 说 就 是 一 个Class/Interface/Method 只负责一项职责。

我的理解就是一个类不要承担过多职责。.如果多职责,这些职责耦合性就可能比较强,一个职责变化可能会削弱或者抑制这个类完成其他职责的能力。

** 接口隔离原则**  
接口隔离原则（Interface Segregation Principle, ISP）是指用多个专门的接口，而不使用单一的总接口，客户端不应该依赖它不需要的接口。这个原则指导我们在设计接口时应当注意一下几点：  
1、一个类对一类的依赖应该建立在最小的接口之上。  
2、建立单一接口，不要建立庞大臃肿的接口。  
3、尽量细化接口，接口中的方法尽量少（不是越少越好，一定要适度）。  
接口隔离原则符合我们常说的高内聚低耦合的设计思想，从而使得类具有很好的可读性、可扩展性和可维护性。我们在设计接口的时候，要多花时间去思考，要考虑业务模型，包括以后有可能发生变更的地方还要做一些预判。所以，对于抽象，对业务模型的理解是非常重要的。

我的理解就是一个接口不要写很多方法,毕竟其接口不同的实现类需要的方法不一样,可能会造成接口实现类很多方法用不上

**迪米特法则**  
迪米特原则（Law of Demeter LoD）是指一个对象应该对其他对象保持最少的了解，又叫最少知道原则（Least Knowledge Principle,LKP），尽量降低类与类之间的耦合。迪米特原则主要强调只和朋友交流，不和陌生人说话。出现在成员变量、方法的输入、输出参数中的类都可以称之为成员朋友类，而出现在方法体内部的类不属于朋友类。

我的理解就是降低类之间的耦合, 每个类尽量减少对其他类的依赖,如果一个类需要依赖多个类,尽可能让这个类A只依赖其中一个类B,其他类C的依赖关系通过这个B关联依赖.

**里氏替换原则**  
里氏替换原则（Liskov Substitution Principle,LSP）是指如果对每一个类型为 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 都替换成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。定义看上去还是比较抽象，我们重新理解一下，可以理解为一个软件实体如果适用一个父类的话，那一定是适用于其子类，所有引用父类的地方必须能透明地使用其子类的对象，子类对象能够替换父类对象，而程序逻辑不变。根据这个理解，我们总结一下：  
引申含义：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。

1、子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法。  
2、子类中可以增加自己特有的方法。  
3、当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的输入/入参）要比父类方法的输入参数更宽松。  
4、当子类的方法实现父类的方法时（重写/重载或实现抽象方法），方法的后置条件（即方法的输出/返回值）要比父类更严格或相等。

在前面讲开闭原则的时候埋下了一个伏笔，我们记得在获取折后时重写覆盖了父类的getPrice()方法，增加了一个获取源码的方法 getOriginPrice()，显然就违背了里氏替换原则。

**合成复用原则**  
合成复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle,CARP）是指尽量使用对象组合(has-a)/聚合(contanis-a)，而不是继承关系达到软件复用的目的。可以使系统更加灵活，降低类与类之间的耦合度，一个类的变化对其他类造成的影响相对较少。继承我们叫做白箱复用，相当于把所有的实现细节暴露给子类。组合/聚合也称之为黑箱复用，对类以外的对象是无法获取到实现细节的

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