在我们的称后续的编写过程中,我们会面临着来自耦合。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,设计模式为了让程序具有更好的:

  • 代码重用性(即相同功能的代码,不用多次编写)
  • 可读性(即:编程规范,便于其他人阅读理解)
  • 可靠性(即:当我们增加新功能是,非常方便,对原来的功能没有影响)
  • 使程序实现高内聚,低耦合的特性

设计模式的七大原则

不要问为什么设计模式要这么去设计,这个只是设计模式的一个开发规范,你不遵守也没关系,但是我们应该去遵守这个规范,方便你我他。

单一职责原则

基本介绍

简单的理解就是:一个类只负责一项职责,就像笔者一样,一生只够爱一人,虽然目前还是单身。

注意点

  • 降低类的复杂性,一个类只负责一项职责
  • 提高类的可读性,可维护性
  • 降低变更引起的风险
  • 只有逻辑足够简单,才可以在代码级别违反单一职责原则;只有类中方法只够少,可以再方法级别保持单一原则

接口隔离原则

基本介绍

简单的理解就是:一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。比如说,我是安徽的,安徽是中国的一个省,是依赖于中国的,我是依赖于安徽的,但是这个时候,虽然可以说,我是依赖于中国的,但是,我们不能这么说,因为安徽是我们的依赖关系中最小的那个依赖接口,所以说,我们依赖于安徽(大致是这个意思),看个图:

1573090935925

A会通过接口依赖类B,C会通过接口依赖D,如果接口对于A,C来说不是最小接口的,那么B和D就要去实现他们不需要的方法;

按照隔离原则,A,C分别于他们需要的接口建立依赖关系,也就是采用依赖隔离。

存在的问题以及改进思路

  1. 类A通过接口依赖于类B,类C通过接口依赖于D,如果接口对于AC不是最小的接口,那么BD就必须要去实现他们不需要的方法;

  2. 将接口拆分为独立的几个接口,AC分别于他们需要的接口建立依赖关系,也就是采用依赖隔离。

  3. 效果图如下

1573091399104

依赖倒转(倒置)原则

基本介绍

依赖倒转原则是指:

  • 高层模式不应该依赖底层模式,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
  • 依赖倒转的中心思想是面向接口编程
  • 依赖倒转原则是基于这样的设计理念:相比于细节的多变性,抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础的架构要稳定的多。在Java中,抽象指的是接口或抽象类,细节就是具体的实现类。
  • 使用接口或抽象类的目的是指定好规范,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。

看个实例:

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package com.ci123.dependence;

/**
* Copyright (c) 2018-2028 Corp-ci All Rights Reserved
* <p> 依赖倒转(倒置)原则
* Project: design-pattern
* Package: com.ci123.dependence
* Version: 1.0
* <p>
* Created by SunYang on 2019/11/7 10:14
*/
public class DependenceInversionPrinciple {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.receive(new EmailIR());
person.receive(new WeiXinIR());
}
}

class Email {
public String getInfo() {
return "电子邮件信息:Hello,World";
}
}

/**
* 完成Person接收消息的功能
* 方式1 分析:
* 1. 简单,比较容易想到的
* 2. 如果我们获取的对象是 微信,短信等,则新增类,同时Person也要增加相应的接收方法
* 3. 解决思路: 引入一个抽象的接口 IReceiver ,表示接收者 , 这样Person类与接口IReceiver发生依赖
* 因为Email,WeiXin等属于接收的范围,他们各自实现IReceiver接口就OK,这样我们就符合依赖倒转原则
*/
class Person {
public void receive(IRceiver iRceiver) {
System.out.println(iRceiver.getInfo());
}
}

interface IRceiver {
String getInfo();
}

class EmailIR implements IRceiver {

@Override
public String getInfo() {
return "电子邮件信息(IReceiver):Hello,World";
}
}

class WeiXinIR implements IRceiver {

@Override
public String getInfo() {
return "微信信息(IReceiver):Hello,World";
}
}

依赖关系的三种传递

  • 接口传递
  • 构造方法传递
  • setter方式传递

注意点

  • 低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
  • 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
  • 集成式遵循里氏替换原则

里氏替换原则

OO中的继承性的思考和说明

  • 继承包含这样一层含义:父类中凡是已经实现好的方法,实际上是设定规范和契约,虽然他不强制要求所有的子类都必须遵守这些契约,但是如果子类对这样已经实现的方法任意修改,就会对整个集成体系造成破坏
  • 继承再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的时候,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产生故障。
  • 思考:在编程中,如何正确的使用继承?=> 里氏替换原则

基本介绍

  1. 如果对每个类型为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,换句话说,所有引用基类的地方必须要透明地使用其子类的对象。
  2. 在使用继承时,遵循里氏替换原则,在子类中尽量不要重写父类的方法
  3. 里氏替换原则告诉我们,继承实际上让两个子类耦合性增强了,在适当的情况下,可以通过聚合,组合,依赖,来解决问题。

这里我们看个例子:

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package com.ci123.base.liskov;
/**
* Copyright (c) 2018-2028 Corp-ci All Rights Reserved
* <p>
* Project: design-pattern
* Package: com.ci123.base.liskov
* Version: 1.0
* <p> 这里可以看到,我们的B重写了A的func1(int num1,int num2)方法,无意中将减法改成了加法,但是我们的整个继承体系
* 是已经被破坏了的,会导致继承体系的复用性会比较差,特别是运行多态比较繁琐的时候
* <p>
* 改进:
* 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,组合等关系替代。
* 即:
* base <- A
* base <- B
* B <<- A
* <p>
* Created by SunYang on 2019/11/7 10:55
*/
public class Liskov {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println("5-3=" + a.func1(5, 3));
B b = new B();
System.out.println("5-3=" + b.func1(5, 3)); // 这里原本是要输出 5-3 的
System.out.println("/************************************************/");
AA aa = new AA();
System.out.println("5-3=" + aa.func1(5, 3));
BB bb = new BB();
System.out.println("5-3=" + bb.func(5, 3)); // 这里原本是要输出 5-3 的
}
}
class Base {
// 这里放很基础的方法和成员
}
/********************************************************************************************/
class A {
// 返回两个数的差
public int func1(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
// B 继承A
// 增加一个新的功能,完成两个数相加
class B extends A {
// 这里重写 A类方法
@Override
public int func1(int num1, int num2) {
// 这里是无意识的重写,是我们不需要的重写,我们本意是要求 减法的
return num1 + num2;
}

public int func2(int num1, int num2) {
return func1(num1, num2) * 8;
}
}
/********************************************************************************************/
class AA {

public int func1(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
class BB extends Base {
// 这里重写 A类方法
public int func1(int num1, int num2) {
// 这里是无意识的重写,是我们不需要的重写,我们本意是要求 减法的
return num1 + num2;
}

public int func2(int num1, int num2) {
return func1(num1, num2) * 8;
}

private AA aa = new AA();
// 这里想要用AA方法
public int func(int num1 , int num2){
return this.aa.func1(num1 , num2) ;
}
}

开闭原则

基本介绍

  • 是编程中最基础,最重要的设计原则
  • 一个软件实体如类,模块核函数应该对扩展开放(对提供方),对修改关闭(对使用方)。用抽象构建框架,用实现扩展细节
  • 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
  • 编程中遵循其他原则,以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则
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package com.ci123.base.ocp;

/**
* Copyright (c) 2018-2028 Corp-ci All Rights Reserved
* <p>
* Project: design-pattern
* Package: com.ci123.base.ocp
* Version: 1.0
* <p> 1. 优点比较好理解,简单易操作
* 2. 缺点是违反了设计模式的OCP原则,即对扩展开放(提供方),对修改关闭(使用方)。即当我们给类增加新功能的时候,尽量不要修改代码,或者尽量少修改代码
* 3. 如果我们要增加一个新的图形种类,我们要做的修改还是挺多的
* Created by SunYang on 2019/11/7 11:20
*/
public class OCPDemo {
public static void main(String[] args) {
// 使用看看存在的问题
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
graphicEditor.drawShape(new Triangle());
}
}
// 使用方,绘图
class GraphicEditor{
public void drawShape(Shape shape){
switch (shape.m_type){
case 1:
drawRectangle(shape);
break;
case 2:
drawCircle(shape);
break;
case 3:
drawTriangle(shape);
break;
default:
break;
}
}

private void drawRectangle(Shape shape){
System.out.println("矩形");
}
private void drawCircle(Shape shape){
System.out.println("圆");
}
private void drawTriangle(Shape shape){
System.out.println("三角形");
}
}
// 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 ;
}
}
// 新增三角形
class Triangle extends Shape{
Triangle(){
super.m_type = 3 ;
}
}

在看看修改后的:

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public class OCPDemo {
public static void main(String[] args) {
// 使用看看存在的问题
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
graphicEditor.drawShape(new Triangle());
graphicEditor.drawShape(new Other());
}
}

// 使用方,绘图
class GraphicEditor {
public void drawShape(Shape shape) {

shape.draw();
}

}

// 基类
abstract class Shape {
int m_type;

abstract void draw();
}

class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}

@Override
void draw() {
System.out.println("矩形");
}
}

class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}

@Override
void draw() {
System.out.println("圆");
}
}

// 新增三角形
class Triangle extends Shape {
Triangle() {
super.m_type = 3;
}

@Override
void draw() {
System.out.println("三角形");
}
}

class Other extends Shape {
Other() {
super.m_type = 4;
}

@Override
void draw() {
System.out.println("其他的");
}
}

迪米特法则

基本介绍

  • 一个对象应该对其他对象保持最少的了解
  • 类与类关系密切,耦合度大
  • 迪米特法则又被称为最好知道原则,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对么复杂,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;
  • 迪米特法则还有个更简单的定义:只与直接朋友通信
  • 直接朋友: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,我们就说这俩搞个对象之间是朋友关系,耦合方式很多,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形出现在类的内部。
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package com.ci123.base.dp;

import com.sun.org.apache.bcel.internal.generic.NEW;
import com.sun.org.apache.xpath.internal.SourceTree;

import java.util.ArrayList;
import java.util.EnumMap;
import java.util.List;

/**
* Copyright (c) 2018-2028 Corp-ci All Rights Reserved
* <p> 迪米特法则
* Project: design-pattern
* Package: com.ci123.base.dp
* Version: 1.0
* <p>
* Created by SunYang on 2019/11/7 11:50
*/
// 有一个学校,下属有各个学院和总部,现要求打印出学校总部员工ID和学院员工ID
public class DemeterDemo {
public static void main(String[] args) {
// 先创建一个 SchoolManager 对象
SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();

// 输出学院的员工 ID 和 学校总部的员工信息
schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());
}
}

// 学校总部的员工类
class Employee{
private String id ;
public void setId(String id){
this.id = id ;
}
public String getId(){
return id ;
}
}
// 学院员工类
class CollegeEmployee{
private String id ;

public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
}
// 管理学院员工的管理类
class CollegeManager{
// 返回学院的所有员工
public List<CollegeEmployee> geAllEmployee(){
List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
CollegeEmployee employee = new CollegeEmployee();
employee.setId("学院员工ID=" + i);
list.add(employee) ;
}
return list ;
}
}
// 分析SchoolManager类的直接朋友有哪些,Employee,CollegeManager
// CollegeEmployee 不是直接朋友关系,而是一个陌生类,这样违背了 迪米特法则
class SchoolManager{
// 返回学校的总员工
public List<Employee> getAllEmployees(){
List<Employee> list = new ArrayList<>();

for (int i = 0; i < 20; i++) {
Employee employee = new Employee();
employee.setId("学校ID=" + i);
list.add(employee) ;
}
return list ;
}
// 该方法完成输出学校总部和学院员工信息 ID
void printAllEmployee(CollegeManager manager){
// 分析问题
// 1. 这里的 CollegeEmployee 不是SchoolManager 的直接朋友
// 2. CollegeEmployee 是以局部变量方式出现在SchoolManager
// 3. 违反了 迪米特 法则

// 获取到学院员工
List<CollegeEmployee> list = manager.geAllEmployee();
System.out.println("========== 学院员工 ============");
for (CollegeEmployee employee : list) {
System.out.println(employee.getId());
}

// 获取到学校员工
List<Employee> allEmployee = this.getAllEmployees();
System.out.println("========== 学校员工 ============");
for (Employee employee : allEmployee) {
System.out.println(employee.getId());
}
}
}

改进如下:

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// 管理学院员工的管理类
class CollegeManager{
// 返回学院的所有员工
public List<CollegeEmployee> geAllEmployee(){
List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
CollegeEmployee employee = new CollegeEmployee();
employee.setId("学院员工ID=" + i);
list.add(employee) ;
}
return list ;
}
public void printEmployee(){
// 获取到学院员工
List<CollegeEmployee> list = this.geAllEmployee();
System.out.println("========== 学院员工 ============");
for (CollegeEmployee employee : list) {
System.out.println(employee.getId());
}
}
}

class SchoolManager{
// 返回学校的总员工
public List<Employee> getAllEmployees(){
List<Employee> list = new ArrayList<>();

for (int i = 0; i < 20; i++) {
Employee employee = new Employee();
employee.setId("学校ID=" + i);
list.add(employee) ;
}
return list ;
}
// 该方法完成输出学校总部和学院员工信息 ID
void printAllEmployee(CollegeManager manager){
// 封装到 CollegeManager 里面
manager.printEmployee();

// 获取到学校员工
List<Employee> allEmployee = this.getAllEmployees();
System.out.println("========== 学校员工 ============");
for (Employee employee : allEmployee) {
System.out.println(employee.getId());
}
}
}

注意点

  • 迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
  • 但是注意,由于每个类减少不必要的依赖,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

基本介绍

一句话:尽量使用合成 / 聚合的方式 , 而不是使用继承

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设计原则核心思想

  • 找出应用中可能需要变化之处,把他们独立出来,不要和那些不需要变化的代码混合在一起
  • 针对接口编程,而不是针对实现编程
  • 为了交互对象之间的松藕合设计而努力