Java的7大设计原则和23种设计模式

墨蓝 2022-05-25 23:48 233阅读 0赞

**目录**

一.UML类图

二. 设计原则

1、单一职责原则

2、里氏替换原则

3、依赖倒置原则

4、接口隔离原则

5、迪米特法则-最少知道原则

6、开闭原则

7、组合/聚合复用原则

三、Java中的23 种设计模式

一、创建型模式 - 5种 ：对象实例化的模式，创建型模式用于解耦对象的实例化过程。

二、结构型模式 - 7种：把类或对象结合在一起形成一个更大的结构。

三、行为型模式 - 11 种：类和对象如何交互，及划分责任和算法。

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## 一.UML类图 ##

类图共三层，分别是：

*  类的名称，如果是抽象类，则为斜体显示
 *  类的特性，通常是字段或属性
 *  类的操作，通常是方法或行为
    
     *  其中“+”表示public，“-”表示private，“\#”表示protected
     *  如果是接口的话，在类名上方有<>字样
     *    
        ![类图示例][format_png]

**关系**

![关系示例][format_png 1]

*  **1. 关联：实线箭头，表示 成员变量**

是一种拥有的关系，它使一个类知道另一个类的属性和方法

**【代码体现】：成员变量**

![Center][]

public class Person {  
        //头部是人的一个属性  
        public Head head;    // 作为一个成员的变量
          
        public Person() {  
            // TODO Auto-generated constructor stub  
        }  
    }  
    
    
    public class Head {  
          
        public Head() {  
            // TODO Auto-generated constructor stub  
        }  
      
    }

解释：Head是作为Person类的一个内部属性来使用，一旦实例化了Person类，同时也实例化了一个Head实例，所以他们的依赖性更强。

> **与依赖最大的区别是**：依赖时是在类的内部具体方法中使用到另外一个类，而关联则是作为内部属性来用，依赖关系仅当具体方法被调用时才会实例化，比如刚才的Person只有打电话时才调用Phone实例化，而关联是在new一个Person时就同时实例化了一个Head类来作为Person的内部属性.

*  **2. 泛化【继承】：空心三角形+实线，表示继承**

![Center 1][]

class PhoneSystem{
        
    }
    
    class IOS extends PhoneSystem{
    
    }
    
    class Android extends PhoneSystem{
    
    }

*  **3. 实现：空心三角形+虚线， 接口实现**

是一种类与接口的关系，表示类是接口所有特征和行为的实现

![format_png 2][]

*  4. **依赖：虚线箭头，表示 方法中的局部变量或其他**

> 是一种使用的关系，即一个类的实现需要另一个类的协助，所以要尽量不使用双向的互相依赖.
> 
>  **【代码表现】：方法中的局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用**

![Center 2][]

public class Person {  
          
        public void Call(){  
            Phone phone = new Phone();  // 作为内部方法的一个局部的变量 
        }  
      
    }  
    
    
    public class Phone {  
      
    }

*  **5. 聚合：空心菱形+实线箭头，箭头指向个体。表示弱拥有关系，部分可以离开整体而单独存在**

是整体与部分的关系，且部分可以离开整体而单独存在。如车和轮胎是整体和部分的关系，轮胎离开车仍然可以存在。

**聚合关系是关联关系的一种，是强的关联关系；关联和聚合在语法上无法区分，必须考察具体的逻辑关系。**

**【代码体现】：成员变量**

public class PersonGroup {  
          
        public Person person;    // 作为一个成员的变量
        //将person作为构造方法的参数传进去  
        public PersonGroup(Person person) {  
            // TODO Auto-generated constructor stub  
            this.person = person;  
        }  
      
    }  
    
    
    public class Person {  
          
        public Person() {  
            // TODO Auto-generated constructor stub  
        }  
    }

*  **6. 组合（合成）：实心菱形+实线箭头，表示强拥有关系，体现了严格的部分与整体的关系，生命周期相同**

【组合关系】：**是整体与部分的关系，但部分不能离开整体而单独存在**。如公司和部门是整体和部分的关系，没有公司就不存在部门。

组合关系是关联关系的一种，是比聚合关系还要强的关系，它要求普通的聚合关系中代表整体的对象负责代表部分的对象的生命周期。

**【代码体现】：成员变量**

![Center 3][]

public class Person {  
          
        public Foot foot;  // 作为成员变量，脚不能脱离人类而生存
          
        public Person() {  
            // TODO Auto-generated constructor stub  
            //在构造方法中实例化  
            foot = new Foot();  
        }  
    }  
    
    
    public class Foot {  
          
        public Foot() {  
            // TODO Auto-generated constructor stub  
        }  
      
    }

*   **7. 各种关系的强弱顺序：**

>  **泛化 = 实现 > 组合（强拥有） > 聚合（弱拥有） > 关联 > 依赖**

下面这张UML图，比较形象地展示了各种类图关系：

![20200730170358749.png][]

## 二. 设计原则 ##

### 1、单一职责原则 ###

定义： 一个类负责一项职责

问题由来：类T负责两个不同的职责：职责P1，职责P2。当由于职责P1需求发生改变而需要修改类T时，有可能会导致原本运行正常的职责P2功能发生故障。

比如：类T只负责一个职责P，这样设计是符合单一职责原则的。后来由于某种原因，也许是需求变更了，也许是程序的设计者境界提高了，需要将职责P细分为粒度更细的职责P1，P2，这时如果要使程序遵循单一职责原则，需要将类T也分解为两个类T1和T2，分别负责P1、P2两个职责。但是在程序已经写好的情况下，这样做简直太费时间了。所以，简单的修改类T，用它来负责两个职责是一个比较不错的选择，虽然这样做有悖于单一职责原则。（这样做的风险在于职责扩散的不确定性，因为我们不会想到这个职责P，在未来可能会扩散为P1，P2，P3，P4……Pn。所以记住，在职责扩散到我们无法控制的程度之前，立刻对代码进行重构。）

举例说明，用一个类描述动物呼吸这个场景：

class Animal{
        public void breathe(String animal){
            System.out.println(animal+" 在陆地上 --> 呼吸空气");
        }
    }
    public class Client{
        public static void main(String[] args){
            Animal animal = new Animal();
            animal.breathe("牛");
            animal.breathe("羊");
            animal.breathe("猪");
        }
    }

程序上线后，发现问题了，并不是所有的动物都在陆地上 呼吸空气的，比如鱼就是在水里 呼吸的。修改时如果遵循单一职责原则，需要将Animal类细分为陆生动物类Terrestrial，水生动物Aquatic，代码如下：

class Terrestrial{
        public void breathe(String animal){
            System.out.println(animal+"在陆地上 呼吸空气");
        }
    }
    class Aquatic{
        public void breathe(String animal){
            System.out.println(animal+"在水里 呼吸空气 ");
        }
    }
    
    public class Client{
        public static void main(String[] args){
            Terrestrial terrestrial = new Terrestrial();
            terrestrial.breathe("牛");
            terrestrial.breathe("羊");
            terrestrial.breathe("猪");
    
            Aquatic aquatic = new Aquatic();
            aquatic.breathe("鱼");
        }
    }

我们会发现如果这样修改花销是很大的，除了将原来的类分解之外，还需要修改客户端。而直接修改类Animal来达成目的虽然违背了单一职责原则，但花销却小的多，代码如下：

class Animal{
        public void breathe(String animal){
            if("鱼".equals(animal)){
                System.out.println(animal+"呼吸水");
            }else{
                System.out.println(animal+"呼吸空气");
            }
        }
    }
    
    public class Client{
        public static void main(String[] args){
            Animal animal = new Animal();
            animal.breathe("牛");
            animal.breathe("羊");
            animal.breathe("猪");
            animal.breathe("鱼");
        }
    }

可以看到，这种修改方式要简单的多。但是却存在着隐患：有一天需要将鱼分为呼吸淡水的鱼和呼吸海水的鱼，则又需要修改Animal类的breathe方法，而对原有代码的修改会对调用“猪”“牛”“羊”等相关功能带来风险，也许某一天你会发现程序运行的结果变为“牛呼吸水”了。这种修改方式直接在代码级别上违背了单一职责原则，虽然修改起来最简单，但隐患却是最大的。还有一种修改方式：

class Animal{
        public void breathe(String animal){
            System.out.println(animal+"呼吸空气");
        }
    
        public void breatheInWater(String animal){
            System.out.println(animal+"呼吸水");
        }
    }
    
    public class Client{
        public static void main(String[] args){
            Animal animal = new Animal();
            animal.breathe("牛");
            animal.breathe("羊");
            animal.breathe("猪");
            animal.breatheInWater("鱼");
        }
    }

可以看到，这种修改方式没有改动原来的方法，而是在类中新加了一个方法，这样虽然也违背了单一职责原则，但在方法级别上却是符合单一职责原则的，因为它并没有动原来方法的代码。这三种方式各有优缺点，那么在实际编程中，采用哪一中呢？其实这真的比较难说，需要根据实际情况来确定。我的原则是：只有逻辑足够简单，才可以在代码级别上违反单一职责原则；只有类中方法数量足够少，才可以在方法级别上违反单一职责原则；

例如本文所举的这个例子，它太简单了，它只有一个方法，所以，无论是在代码级别上违反单一职责原则，还是在方法级别上违反，都不会造成太大的影响。实际应用中的类都要复杂的多，一旦发生职责扩散而需要修改类时，除非这个类本身非常简单，否则还是遵循单一职责原则的好。

遵循单一职责原的优点有：

*  可以降低类的复杂度，一个类只负责一项职责，其逻辑肯定要比负责多项职责简单的多；
 *  提高类的可读性，提高系统的可维护性；
 *  变更引起的风险降低，变更是必然的，如果单一职责原则遵守的好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。

需要说明的一点是单一职责原则不只是面向对象编程思想所特有的，只要是模块化的程序设计，都适用单一职责原则。

### 2、里氏替换原则 ###

继承与派生的规则

**所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。**

问题由来：有一功能P1，由类A完成。现需要将功能P1进行扩展，扩展后的功能为P，其中P由原有功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成，则子类B在完成新功能P2的同时，有可能会导致原有功能P1发生故障。

> 解决方案：当使用继承时，遵循里氏替换原则。类B继承类A时，除添加新的方法完成新增功能P2外，尽量不要重写父类A的方法，也尽量不要重载父类A的方法。

继承包含这样一层含义：父类中凡是已经实现好的方法（相对于抽象方法而言），实际上是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约，**但是如果子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏**。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。

继承作为面向对象三大特性之一，在给程序设计带来巨大便利的同时，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，增加了对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能会产生故障。

举例说明继承的风险，我们需要完成一个两数相减的功能，由类A来负责。

class A{
        public int func1(int a, int b){
            return a-b;
        }
    }
    
    public class Client{
        public static void main(String[] args){
            A a = new A();
            System.out.println("100-50="+a.func1(100, 50));
            System.out.println("100-80="+a.func1(100, 80));
        }
    }

后来，我们需要增加一个新的功能：完成两数相加，然后再与100求和，由类B来负责。即类B需要完成两个功能：

*  两数相减。
 *  两数相加，然后再加100。

由于类A已经实现了第一个功能，所以类B继承类A后，只需要再完成第二个功能就可以了，代码如下：

class B extends A{
        public int func1(int a, int b){
            return a+b;
        }
    
        public int func2(int a, int b){
            return func1(a,b)+100;
        }
    }
    
    public class Client{
        public static void main(String[] args){
            B b = new B();
            System.out.println("100-50="+b.func1(100, 50));
            System.out.println("100-80="+b.func1(100, 80));
            System.out.println("100+20+100="+b.func2(100, 20));
        }
    }

类B完成后，运行结果：  
100-50=150  
100-80=180  
100+20+100=220

我们发现原本运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B在给方法起名时无意中重写了父类的方法，造成所有运行相减功能的代码全部调用了类B重写后的方法，造成原本运行正常的功能出现了错误。在本例中，引用基类A完成的功能，换成子类B之后，发生了异常。在实际编程中，我们常常会通过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特别是运用多态比较频繁时，程序运行出错的几率非常大。如果非要重写父类的方法，比较通用的做法是：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。

里氏替换原则通俗的来讲就是：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。它包含以下4层含义：

*  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。
 *  子类中可以增加自己特有的方法。
 *  当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形参）要比父类方法的输入参数更宽松。
 *  当子类的方法实现父类的抽象方法时，方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格。

看上去很不可思议，因为我们会发现在自己编程中常常会违反里氏替换原则，程序照样跑的好好的。所以大家都会产生这样的疑问，假如我非要不遵循里氏替换原则会有什么后果？

后果就是：你写的代码出问题的几率将会大大增加。

### 3、依赖倒置原则 ###

高层模块不应该依赖低层模块，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。即针对接口

编程，不要针对实现编程.。

**抽象表示：抽象类和接口**

**细节表示：具体的实现的类**

问题由来：类A直接依赖类B，假如要将类A改为依赖类C，则必须通过修改类A的代码来达成。这种场景下，类A一般是高层模块，负责复杂的业务逻辑；类B和类C是低层模块，负责基本的原子操作；假如修改类A，会给程序带来不必要的风险。

解决方案：将类A修改为依赖接口I，类B和类C各自实现接口I，类A通过接口I间接与类B或者类C发生联系，则会大大降低修改类A的几率。

> 依赖倒置原则基于这样一个事实：相对于细节的多变性，抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建起来的架构比以细节为基础搭建起来的架构要稳定的多。
> 
> 在java中，抽象指的是接口或者抽象类，细节就是具体的实现类，使用接口或者抽象类的目的是制定好规范和契约，而不去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。

依赖倒置原则的核心思想是面向接口编程，我们依旧用一个例子来说明面向接口编程比相对于面向实现编程好在什么地方。场景是这样的，母亲给孩子讲故事，只要给她一本书，她就可以照着书给孩子讲故事了。代码如下：

class Book{
        public String getContent(){
            return "很久很久以前有一个阿拉伯的故事……";
        }
    }
    
    class Mother{
        public void narrate(Book book){  // 此处 Book 要经常修改
            System.out.println("妈妈开始讲故事");
            System.out.println(book.getContent());
        }
    }
    
    public class Client{
        public static void main(String[] args){
            Mother mother = new Mother();
            mother.narrate(new Book());
        }
    }

运行结果：  
妈妈开始讲故事  
很久很久以前有一个阿拉伯的故事……

运行良好，假如有一天，需求变成这样：不是给书而是给一份报纸，让这位母亲讲一下报纸上的故事，报纸的代码如下：

class Newspaper{
        public String getContent(){
            return "林书豪38+7领导尼克斯击败湖人……";
        }
    }

这位母亲却办不到，因为她居然不会读报纸上的故事，这太荒唐了，只是将书换成报纸，居然必须要修改Mother才能读。假如以后需求换成杂志呢？换成网页呢？还要不断地修改Mother，这显然不是好的设计。原因就是Mother与Book之间的耦合性太高了，必须降低他们之间的耦合度才行。

我们引入一个抽象的接口IReader。读物，只要是带字的都属于读物：

interface IReader{
        public String getContent();
    }

Mother类与接口IReader发生依赖关系，而Book和Newspaper都属于读物的范畴，他们各自都去实现IReader接口，这样就符合依赖倒置原则了，代码修改为：

class Newspaper implements IReader {
        public String getContent(){
            return "林书豪17+9助尼克斯击败老鹰……";
        }
    }
    class Book implements IReader{
        public String getContent(){
            return "很久很久以前有一个阿拉伯的故事……";
        }
    }
    
    class Mother{
        public void narrate(IReader reader){  // 此处传入接口 就可以，不需要修改
            System.out.println("妈妈开始讲故事");
            System.out.println(reader.getContent());
        }
    }
    
    public class Client{
        public static void main(String[] args){
            Mother mother = new Mother();
            mother.narrate(new Book());
            mother.narrate(new Newspaper());
        }
    }

这样修改后，无论以后怎样扩展Client类，都不需要再修改Mother类了。这只是一个简单的例子，实际情况中，代表高层模块的Mother类将负责完成主要的业务逻辑，一旦需要对它进行修改，引入错误的风险极大。所以遵循依赖倒置原则可以降低类之间的耦合性，提高系统的稳定性，降低修改程序造成的风险。

采用依赖倒置原则给多人并行开发带来了极大的便利，比如上例中，原本Mother类与Book类直接耦合时，Mother类必须等Book类编码完成后才可以进行编码，因为Mother类依赖于Book类。修改后的程序则可以同时开工，互不影响，因为Mother与Book类一点关系也没有。参与协作开发的人越多、项目越庞大，采用依赖导致原则的意义就越重大。现在很流行的TDD开发模式就是依赖倒置原则最成功的应用。

传递依赖关系有三种方式，以上的例子中使用的方法是接口传递，另外还有两种传递方式：构造方法传递和setter方法传递，相信用过Spring框架的，对依赖的传递方式一定不会陌生。

在实际编程中，我们一般需要做到如下3点：

>  *  低层模块尽量都要有抽象类或接口，或者两者都有。
>  *  变量的声明类型尽量是抽象类或接口。
>  *  使用继承时遵循里氏替换原则。

依赖倒置原则的**核心就是要我们面向接口编程**，理解了面向接口编程，也就理解了依赖倒置。

### 4、接口隔离原则 ###

建立单一接口，不要建立庞大臃肿的接口，尽量细化接口，接口中的方法尽量少.

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。  
问题由来：类A通过接口I依赖类B，类C通过接口I依赖类D，如果接口I对于类A和类B来说不是最小接口，则类B和类D必须去实现他们不需要的方法。

解决方案：将臃肿的接口I拆分为独立的几个接口，类A和类C分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则。

举例来说明接口隔离原则：

![format_png 3][]

（图1 未遵循接口隔离原则的设计）

可以看到，如果接口过于臃肿，只要接口中出现的方法，不管对依赖于它的类有没有用处，实现类中都必须去实现这些方法，这显然不是好的设计。如果将这个设计修改为符合接口隔离原则，就必须对接口I进行拆分。在这里我们将原有的接口I拆分为三个接口，拆分后的设计如图2所示：

![format_png 4][]

接口隔离原则的含义是：建立单一接口，不要建立庞大臃肿的接口，尽量细化接口，接口中的方法尽量少。也就是说，我们要为各个类建立专用的接口，而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用。本文例子中，将一个庞大的接口变更为3个专用的接口所采用的就是接口隔离原则。在程序设计中，依赖几个专用的接口要比依赖一个综合的接口更灵活。接口是设计时对外部设定的“契约”，通过分散定义多个接口，可以预防外来变更的扩散，提高系统的灵活性和可维护性。

说到这里，很多人会觉的接口隔离原则跟之前的单一职责原则很相似，其实不然。

其一，单一职责原则原注重的是职责；而接口隔离原则注重对接口依赖的隔离。

其二，单一职责原则主要是约束类，其次才是接口和方法，它针对的是程序中的实现和细节；而接口隔离原则主要约束接口接口，主要针对抽象，针对程序整体框架的构建。

采用接口隔离原则对接口进行约束时，要注意以下几点：

*  接口尽量小，但是要有限度。对接口进行细化可以提高程序设计灵活性是不挣的事实，但是如果过小，则会造成接口数量过多，使设计复杂化。所以一定要适度。
 *  为依赖接口的类定制服务，只暴露给调用的类它需要的方法，它不需要的方法则隐藏起来。只有专注地为一个模块提供定制服务，才能建立最小的依赖关系。
 *  提高内聚，减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。

运用接口隔离原则，一定要适度，接口设计的过大或过小都不好。设计接口的时候，只有多花些时间去思考和筹划，才能准确地实践这一原则。

### 5、迪米特法则-最少知道原则 ###

低耦合，高内聚

定义：一个对象应该对其他对象保持最少的了解。

> 问题由来：类与类之间的关系越密切，耦合度越大，当一个类发生改变时，对另一个类的影响也越大。
> 
> 解决方案：尽量降低类与类之间的耦合。

自从我们接触编程开始，就知道了软件编程的总的原则：低耦合，高内聚。无论是面向过程编程还是面向对象编程，只有使各个模块之间的耦合尽量的低，才能提高代码的复用率。低耦合的优点不言而喻，但是怎么样编程才能做到低耦合呢？那正是迪米特法则要去完成的。

迪米特法则又叫最少知道原则，最早是在1987年由美国Northeastern University的Ian Holland提出。通俗的来讲，就是一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说，对于被依赖的类来说，无论逻辑多么复杂，都尽量地的将逻辑封装在类的内部，对外除了提供的public方法，不对外泄漏任何信息。迪米特法则还有一个更简单的定义：只与直接的朋友通信。首先来解释一下什么是直接的朋友：**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则不是直接的朋友。也就是说，陌生的类最好不要作为局部变量的形式出现在类的内部。

举一个例子：有一个集团公司，下属单位有分公司和直属部门，现在要求打印出所有下属单位的员工ID。先来看一下违反迪米特法则的设计。

//总公司员工
    class Employee{
    	private String id;
    	public void setId(String id){
    		this.id = id;
    	}
    	public String getId(){
    		return id;
    	}
    }
    
    //分公司员工
    class SubEmployee{
    	private String id;
    	public void setId(String id){
    		this.id = id;
    	}
    	public String getId(){
    		return id;
    	}
    }
    
    class SubCompanyManager{
    	public List<SubEmployee> getAllEmployee(){
    		List<SubEmployee> list = new ArrayList<SubEmployee>();
    		for(int i=0; i<100; i++){
    			SubEmployee emp = new SubEmployee();
    			//为分公司人员按顺序分配一个ID
    			emp.setId("分公司"+i);
    			list.add(emp);
    		}
    		return list;
    	}
    }
    
    class CompanyManager{
    
    	public List<Employee> getAllEmployee(){
    		List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
    		for(int i=0; i<30; i++){
    			Employee emp = new Employee();
    			//为总公司人员按顺序分配一个ID
    			emp.setId("总公司"+i);
    			list.add(emp);
    		}
    		return list;
    	}
    	
    	public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){
    		List<SubEmployee> list1 = sub.getAllEmployee();
    		for(SubEmployee e:list1){
    			System.out.println(e.getId());
    		}
    
    		List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
    		for(Employee e:list2){
    			System.out.println(e.getId());
    		}
    	}
    }
    
    public class Client{
    	public static void main(String[] args){
    		CompanyManager e = new CompanyManager();
    		e.printAllEmployee(new SubCompanyManager()); // 此处有代码的耦合
    	}

现在这个设计的主要问题出在CompanyManager中，根据迪米特法则，只与直接的朋友发生通信，而SubEmployee类并不是CompanyManager类的直接朋友（以局部变量出现的耦合不属于直接朋友），从逻辑上讲总公司只与他的分公司耦合就行了，与分公司的员工并没有任何联系，这样设计显然是增加了不必要的耦合。按照迪米特法则，应该避免类中出现这样非直接朋友关系的耦合。修改后的代码如下:

class SubCompanyManager{
    	public List<SubEmployee> getAllEmployee(){
    		List<SubEmployee> list = new ArrayList<SubEmployee>();
    		for(int i=0; i<100; i++){
    			SubEmployee emp = new SubEmployee();
    			//为分公司人员按顺序分配一个ID
    			emp.setId("分公司"+i);
    			list.add(emp);
    		}
    		return list;
    	}
    	public void printEmployee(){   // 增加一个方法
    		List<SubEmployee> list = this.getAllEmployee();
    		for(SubEmployee e:list){
    			System.out.println(e.getId());
    		}
    	}
    }
    
    class CompanyManager{
    	public List<Employee> getAllEmployee(){
    		List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
    		for(int i=0; i<30; i++){
    			Employee emp = new Employee();
    			//为总公司人员按顺序分配一个ID
    			emp.setId("总公司"+i);
    			list.add(emp);
    		}
    		return list;
    	}
    	
    	public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){ // 增加分公司的 的打印方法
    		sub.printEmployee();
    		List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
    		for(Employee e:list2){
    			System.out.println(e.getId());
    		}
    	}
    }

修改后，为分公司增加了打印人员ID的方法，总公司直接调用来打印，从而避免了与分公司的员工发生耦合。

迪米特法则的初衷是降低类之间的耦合，由于每个类都减少了不必要的依赖，因此的确可以降低耦合关系。但是凡事都有度，虽然可以避免与非直接的类通信，但是要通信，必然会通过一个“中介”来发生联系，例如本例中，总公司就是通过分公司这个“中介”来与分公司的员工发生联系的。过分的使用迪米特原则，会产生大量这样的中介和传递类，导致系统复杂度变大。所以在采用迪米特法则时要反复权衡，既做到结构清晰，又要高内聚低耦合。

### 6、开闭原则 ###

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

问题由来：在软件的生命周期内，因为变化、升级和维护等原因需要对软件原有代码进行修改时，可能会给旧代码中引入错误，也可能会使我们不得不对整个功能进行重构，并且需要原有代码经过重新测试。

解决方案：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变化。

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。开闭原则可能是设计模式六项原则中定义最模糊的一个了，它只告诉我们对扩展开放，对修改关闭，可是到底如何才能做到对扩展开放，对修改关闭，并没有明确的告诉我们。以前，如果有人告诉我“你进行设计的时候一定要遵守开闭原则”，我会觉的他什么都没说，但貌似又什么都说了。因为开闭原则真的太虚了。

在仔细思考以及仔细阅读很多设计模式的文章后，终于对开闭原则有了一点认识。其实，我们遵循设计模式前面5大原则，以及使用23种设计模式的目的就是遵循开闭原则。也就是说，只要我们对前面5项原则遵守的好了，设计出的软件自然是符合开闭原则的，这个开闭原则更像是前面五项原则遵守程度的“平均得分”，前面5项原则遵守的好，平均分自然就高，说明软件设计开闭原则遵守的好；如果前面5项原则遵守的不好，则说明开闭原则遵守的不好。

其实笔者认为，开闭原则无非就是想表达这样一层意思：用抽象构建框架，用实现扩展细节。因为抽象灵活性好，适应性广，只要抽象的合理，可以基本保持软件架构的稳定。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。当然前提是我们的抽象要合理，要对需求的变更有前瞻性和预见性才行。

说到这里，再回想一下前面说的5项原则，恰恰是告诉我们用抽象构建框架，用实现扩展细节的注意事项而已：单一职责原则告诉我们实现类要职责单一；里氏替换原则告诉我们不要破坏继承体系；依赖倒置原则告诉我们要面向接口编程；接口隔离原则告诉我们在设计接口的时候要精简单一；迪米特法则告诉我们要降低耦合。而开闭原则是总纲，他告诉我们要对扩展开放，对修改关闭。

最后说明一下如何去遵守这六个原则。对这六个原则的遵守并不是是和否的问题，而是多和少的问题，也就是说，我们一般不会说有没有遵守，而是说遵守程度的多少。任何事都是过犹不及，设计模式的六个设计原则也是一样，制定这六个原则的目的并不是要我们刻板的遵守他们，而需要根据实际情况灵活运用。对他们的遵守程度只要在一个合理的范围内，就算是良好的设计。我们用一幅图来说明一下。

![format_png 5][]

图中的每一条维度各代表一项原则，我们依据对这项原则的遵守程度在维度上画一个点，则如果对这项原则遵守的合理的话，这个点应该落在红色的同心圆内部；如果遵守的差，点将会在小圆内部；如果过度遵守，点将会落在大圆外部。一个良好的设计体现在图中，应该是六个顶点都在同心圆中的六边形。

![format_png 6][]

在上图中，设计1、设计2属于良好的设计，他们对六项原则的遵守程度都在合理的范围内；设计3、设计4设计虽然有些不足，但也基本可以接受；设计5则严重不足，对各项原则都没有很好的遵守；而设计6则遵守过渡了，设计5和设计6都是迫切需要重构的设计。

### 7、组合/聚合复用原则 ###

尽量使用组合和聚合少使用继承的关系来达到复用的原则.

原因：

> 第一，继承复用破坏包装，它把父类的实现细节直接暴露给了子类，这违背了信息隐藏的原则；
> 
>   
> 第二：如果父类发生了改变，那么子类也要发生相应的改变，这就直接导致了类与类之间的高耦合，不利于类的扩展、复用、维护等，也带来了系统僵硬和脆弱的设计。而用合成和聚合的时候新对象和已有对象的交互往往是通过接口或者抽象类进行的，就可以很好的避免上面的不足，而且这也可以让每一个新的类专注于实现自己的任务，符合单一职责原则。

怎么判断使用组合/聚合：

1）、使用“Has-A”和“Is-A”来判断

“Is－A”代表一个类是另外一个类的一种，可以使用继承关系，如下图

![SouthEast][]

而“Has-A”代表一个类是另外一个类的一个角色，而不是另外一个类的特殊种类。如下图

![Center 4][]

## 三、Java中的23 种设计模式 ##

![format_png 7][]

### 一、创建型模式 - 5种 ：**对象实例化的模式，创建型模式用于解耦对象的实例化过程。** ###

1. 抽象工厂模式(Abstract factory pattern): 提供一个接口,用于创建相关或依赖对象的家族, 而不需要指定具体类.

2. 建造者模式(Builder pattern): 使用生成器模式封装一个产品的构造过程,并允许按步骤构造.将一个复杂对象的构建与它的表示分离, 使得同样的构建过程可以创建不同的表示.

3. 工厂模式(factory method pattern): 定义了一个创建对象的接口,但由子类决定要实例化的类是哪一个. 工厂方法让类把实例化推迟到子类.

4 原型模式(prototype pattern): 通过复制现有的实例来创建新的实例.

5. 单例模式(Singleton pattern): 确保一个类只有一个实例, 并提供全局访问点.

### 二、结构型模式 - 7种：**把类或对象结合在一起形成一个更大的结构。** ###

1、适配器模式(Adapter pattern): 将一个类的接口, 转换成客户期望的另一个接口. 适配器让原本接口不兼容的类可以合作无间. 对象适配器使用组合, 类适配器使用多重继承.

2、桥接模式(Bridge pattern):使用桥接模式通过将实现和抽象放在两个不同的类层次中而使它们可以独立改变

3、组合模式(composite pattern): 允许你将对象组合成树形结构来表现"整体/部分"层次结构. 组合能让客户以一致的方式处理个别对象以及对象组合。

4、装饰者模式(decorator pattern): 动态地将责任附加到对象上, 若要扩展功能,装饰者提供了比继承更有弹性的替代方案

5、外观模式(facade pattern): 提供了一个统一的接口, 用来访问子系统中的一群接口外观定义了一个高层接口, 让子系统更容易使用

6、亨元模式(Flyweight Pattern): 如想让某个类的一个实例能用来提供许多"虚拟实例", 就使用蝇量模式

7、代理模式(Proxy pattern): 为另一个对象提供一个替身或占位符以控制对这个对象的访问.

### 三、行为型模式 - 11 种：**类和对象如何交互，及划分责任和算法。** ###

1、责任链模式(Chain of responsibility pattern): 通过责任链模式, 你可以为某个请求创建一个对象链，每个对象依序检查此请求并对其进行处理或者将它传给链中的下一个对象.

2、命令模式(Command pattern): 将"请求"封闭成对象, 以便使用不同的请求,队列或者日志来参数化其他对象. 命令模式也支持可撤销的操作.

3、解释器模式(Interpreter pattern): 使用解释器模式为语言创建解释器.

4、迭代器模式(iterator pattern):提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素, 而又不暴露其内部的表示.

5、中介者模式(Mediator pattern) : 使用中介者模式来集中相关对象之间复杂的沟通和控制方式

6、备忘录模式(Memento pattern): 当你需要让对象返回之前的状态时(例如,你的用户请求"撤销"), 你使用备忘录模式

7、观察者模式(observer pattern): 在对象之间定义一对多的依赖, 这样一来,当一个对象改变状态, 依赖它的对象都会收到通知, 并自动更新

8、状态模式(State pattern): 允许对象在内部状态改变时改变它的行为,对象看起来好象改了它的类

9、策略模式(strategy pattern): 定义了算法族, 分别封闭起来,让它们之间可以互相替换, 此模式让算法的变化独立于使用算法的客户

10、模板方法模式(Template pattern): 在一个方法中定义一个算法的骨架,而将一些步骤延迟到子类中. 模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下,重新定义算法中的某些步骤

11、访问者模式(visitor pattern): 当你想要为一个对象的组合增加新的能力,且封装并不重要时, 就使用访问者模式。

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[Center 1]: /images/20220526/1dfdf79ba45f4ec5aa19a988941f6861.png
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