【设计模式In Java】〇、面向对象设计原则

痛定思痛。 2022-04-23 06:26 235阅读 0赞

# 面向对象设计原则 #

### 文章目录 ###

*  面向对象设计原则
 *   *  设计模式有什么用
     *  面向对象设计原则
     *   *  开闭原则(Open-Closed Principle, OCP)
         *  单一职责原则(Single Responsibility Principle, SRP)
         *  里氏代换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)
         *  依赖倒转原则(Dependency Inversion Principle, DIP)
         *  接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)
         *  合成复用原则(Composite Reuse Principle, CRP)
         *  迪米特法则(Law of Demeter, LoD)
     *  设计模式分类

## 设计模式有什么用 ##

*  来自众多实践的智慧结晶，避免重复思考和工作，可以提高设计和开发效率；
 *  提供一套通用的设计词汇和形式，让不同程序语言、不同开发人员之间的交流变得更加方便，加快开发人员对系统的理解和熟悉；
 *  设计模式大都兼顾系统的可扩展和可重用性，可以避免重复开发和设计，让各个系统模块可扩展可重用；
 *  模式从不保证任何东西，它不能保证你一定能够做出可复用的软件，提高你的生产率，更不能保证世界和平。模式并不能替代人来完成软件系统的创造，它们只不过会给那些缺乏经验但却具备才能和创造力的人带来希望。

## 面向对象设计原则 ##

### 开闭原则(Open-Closed Principle, OCP) ###

一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭。即软件实体应尽量在不修改原有代码的情况下进行扩展。这里的“软件实体”可以指一个软件模块、一个由多个类组成的局部结构或一个独立的类。

### 单一职责原则(Single Responsibility Principle, SRP) ###

一个类只负责一个功能领域中的相应职责，或者可以定义为：就一个类而言，应该只有一个引起它变化的原因。 单一职责原则是实现高内聚、低耦合的指导方针，它是最简单但又最难运用的原则，需要设计人员发现类的不同职责并将其分离，而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关实践经验。

### 里氏代换原则(Liskov Substitution Principle, LSP) ###

所有引用基类（父类）的地方必须能透明地使用其子类的对象。在软件中将一个基类对象替换成它的子类对象，程序将不会产生任何错误和异常，反过来则不成立，如果一个软件实体使用的是一个子类对象的话，那么它不一定能够使用基类对象。

里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一，由于使用基类对象的地方都可以使用子类对象，因此在程序中尽量使用基类类型来对对象进行定义，而在运行时再确定其子类类型，用子类对象来替换父类对象。这在`Java`中体现为多态中的覆盖：声明变量类型时使用父类，给变量赋值为父类的子类是没有任何问题的，调用变量的方法时，会调用子类对应的方法。

### 依赖倒转原则(Dependency Inversion Principle, DIP) ###

抽象不应该依赖于细节，细节应当依赖于抽象。换言之，要针对接口编程，而不是针对实现编程。

依赖倒转原则要求我们在程序代码中传递参数时或在关联关系中，尽量引用层次高的抽象层类，即使用接口和抽象类进行变量类型声明、参数类型声明、方法返回类型声明，以及数据类型的转换等，而不要用具体类来做这些事情。

在实现依赖倒转原则时，我们需要针对抽象层编程，而将具体类的对象通过依赖注入(`DependencyInjection, DI`)的方式注入到其他对象中，依赖注入是指当一个对象要与其他对象发生依赖关系时，通过抽象来注入所依赖的对象。常用的注入方式有三种，分别是：构造注入，设值注入（Setter注入）和接口注入。

在大部分情况下，开闭原则是目标，里氏代换原则是基础，依赖倒转原则是手段。

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

使用多个专门的接口，而不使用单一的总接口，即客户端不应该依赖那些它不需要的接口。

在使用接口隔离原则时，我们需要注意控制接口的粒度，接口不能太小，如果太小会导致系统中接口泛滥，不利于维护；接口也不能太大，太大的接口将违背接口隔离原则，灵活性较差，使用起来很不方便。一般而言，接口中仅包含为某一类用户定制的方法即可，不应该强迫客户依赖于那些它们不用的方法。

### 合成复用原则(Composite Reuse Principle, CRP) ###

尽量使用对象组合，而不是继承来达到复用的目的。 合成复用原则就是在一个新的对象里通过关联关系（包括组合关系和聚合关系）来使用一些已有的对象，使之成为新对象的一部分；新对象通过委派调用已有对象的方法达到复用功能的目的。简言之：复用时要尽量使用组合/聚合关系（关联关系），少用继承。

一般而言，如果两个类之间是“Has-A”的关系应使用组合或聚合，如果是“Is-A”关系可使用继承。“Is-A"是严格的分类学意义上的定义，意思是一个类是另一个类的"一种”；而"Has-A"则不同，它表示某一个角色具有某一项责任。

### 迪米特法则(Law of Demeter, LoD) ###

一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用。如果一个系统符合迪米特法则，那么当其中某一个模块发生修改时，就会尽量少地影响其他模块，扩展会相对容易，这是对软件实体之间通信的限制，迪米特法则要求限制软件实体之间通信的宽度和深度。迪米特法则可降低系统的耦合度，使类与类之间保持松散的耦合关系。

迪米特法则要求我们在设计系统时，应该尽量减少对象之间的交互，如果两个对象之间不必彼此直接通信，那么这两个对象就不应当发生任何直接的相互作用，如果其中的一个对象需要调用另一个对象的某一个方法的话，可以通过第三者转发这个调用。简言之，就是通过引入一个合理的第三者来降低现有对象之间的耦合度。

在将迪米特法则运用到系统设计中时，要注意下面的几点：在类的划分上，应当尽量创建松耦合的类，类之间的耦合度越低，就越有利于复用，一个处在松耦合中的类一旦被修改，不会对关联的类造成太大波及；在类的结构设计上，每一个类都应当尽量降低其成员变量和成员函数的访问权限；在类的设计上，只要有可能，一个类型应当设计成不变类；在对其他类的引用上，一个对象对其他对象的引用应当降到最低。

## 设计模式分类 ##

总体来说设计模式分为三大类：

*  创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。
 *  结构型模式，共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。
 *  行为型模式，共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。
 *  其实还有两类：并发型模式和线程池模式。