【设计模式】 (1)设计模式的七大原则

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：

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

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：

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：

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

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：

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。

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：

// 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

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