Java设计模式中的七大原则详细讲解

2023-02-17 15:02:00 模式 原则 讲解

设计模式要进行共性与可变性的分析，对共性进行抽象，同时对可变性进行封装，没有完美的设计模式，作为一名开发者要懂得取舍，触类旁通，开发出高内聚、低耦合、灵活性更高的软件产品

1.开闭原则(软件设计第一原则) 

定义：一个软件实体应该对扩展开放，对修改关闭，即在不修改源代码的基础上扩展软件功能

本质思想：

  • 以抽象来固定不变的东西(把固定不变的抽出来)
  • 使用具体实现对可变性进行封装/隐藏
  • 面向抽象编程

2.依赖倒置原则

开闭原则是目标，依赖倒置是手段

三层含义：

  • 高层模块不应该依赖于低层模块，两者都应该依赖其抽象（例如一个类的成员变量、方法的入参、返回值不应该是一个具体类，而最好是一个抽象类）
  • 抽象不应该依赖细节（业务代码不关心具体类）
  • 细节应该依赖抽象（业务代码只关心抽象类）

依赖倒置原则的核心就是面向抽象（抽象类或者接口）编程

3.里氏替换原则

定义：在一个软件产品中，父类对象可以出现的地方，都可以替换成它的子类对象，且不能发生错误和异常，里氏替换原则为良好的继承定义了规范

四层含义：

  • 子类必须完全实现父类的抽象方法，但不能覆盖(重写)父类的非抽象方法
  • 子类可以增加自己特有的方法
  • 当子类一定要重写父类的方法时，子类方法的形参（前置条件）要比父类更宽松（例如父类使用HashMap，子类使用Map）
  • 当子类实现父类的抽象方法时，方法的返回值（后置条件）要比父类更加严格

总结：子类可以扩展父类的功能，但是不能去改变父类原有的功能（遵循父类原有的基础特性，进行一系列的行为变化）

4.合成复用原则

定义：在软件复用时，要尽量使用组合/聚合(has a)等关联关系来实现，即组合/聚合优先于继承

如果要使用继承关系，则必须严格遵循里氏替换原则

合成复用原则和里氏替换原则是相辅相成的，两者都是开闭原则的具体实现规范

设计模式用继承对行为变化进行分类，而不是使用继承来复用逻辑

  • 继承破坏了类的封装性，父类的实现细节全都暴露给子类了
  • 父类和子类的耦合性太高，父类的修改直接影响子类
  • 继承是静态的，与ioc动态注入相违背

5.接口隔离原则

定义：使用多个专门的接口，而不是使用单一的总接口；客户端调用者代码不应该依赖它不需要的接口

使用原则：

  • 根据接口隔离原则拆分接口时，首先必须满足单一职责原则
  • 提高高内聚（每个接口都只负责相互独立的部分，方法间都是强相关的）
  • 定制服务
  • 接口设计要有限度（不要让类过于膨胀）

目标：在发生代码变更，接口变更的情况下，尽量做到影响程度最低

6.迪米特法则

  • 规则：一个类应该尽量少的对其他类相互作用(依赖/调用)
  • 解释：只与直接朋友(私有成员变量、方法入参、new的对象)进行通信，间接朋友：调用直接朋友的方法获取到的对象
  • 目的：让类之间解耦，提高类的复用性，当其他类发生变更的时候，对这个类的影响才最小
  • 缺点：过于严格的遵守此原则，会导致系统产生大量透明的小方法，需要在朋友数量和小方法之间进行权衡

通过下面的例子加深理解，Person类想调用Stranger类执行一些逻辑

public class Person {
    private Friend friend = null;
    // 遵循迪米特法则
    // 将Stranger类封装/隐藏了，Person类不知道Stranger类的存在
    // 但是Friend类产生了callStrangerDoSomething这个透明的小方法
    public void right(){
        friend.callStrangerDoSomething();
    }
    // 不遵循迪米特法则
    // 与Stranger类耦合了
    public void wrong(){
        Stranger stranger = friend.getStranger();
        stranger.doSomething();
    }
}

7.单一职责原则

  • 单一职责原则要求一个接口或类只有一个原因引起变化（职责的范围因人而异）
  • 一个接口或一个类只负责一件明确的事，负责的事情越少越好
  • 如果其他类依赖了一个包含多个职责的类，也会将不需要的职责包含进来，也违反了迪米特法则

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