软件架构设计原则

Posted 2022-02-14 杀手不太冷！

文章目录

• 软件架构设计原则
• • 开闭性原则
  • 依赖倒置原则
  • 单一职责原则
  • 接口隔离原则
  • 迪米特原则
  • 里式替换原则

软件架构设计原则

开闭性原则

什么是开闭性原则？就是我们已经写好的代码，对修改关闭，对扩展开放。

你就比如，公司是九点半上班，晚上六点半下班，你可以早来，可以晚走，这是可以扩展的。但是你不能晚来，早走，你不能在原有的逻辑上进行修改。

依赖倒置原则

细节通过传参进行控制，大的行为通过一个方法进行控制。你比如，现在有一个Tom类，如下

public class Tom
    public void study(ICourse course)
        course.study();
    

Tom的大的行为就是学习课程，这个大的行为我们使用一个方法study进行控制，而学习课程的一些细节，就是你学习的到底是什么课程，比方说你是学习java，还是学习python，又或者是学习AI算法，都可以通过传递不同的参数进行控制。我们只需要写一些实现类JavaCourse,PythonCourse,AICourse,让这些实现类都实现ICourse接口，然后把这些实现类当做参数传递给study方法就行了。

这样无论Tom想要学习什么课程，都可以通过传递不同的实现类参数给study来实现。这就叫做依赖倒置原则。

如果没有这个依赖倒置原则，你想一下会出现什么后果，就是如果Tom的学习兴趣很浓烈的话，那么每学习一门课程，你就需要要在Tom类里面定义一个方法，比如上面的这个例子，需要在Tom类里面定义三个方法，分别是JavaCourseStudy方法，PythonCourseStudy方法，AICourse方法，这样是不是就显得Tom这个类里面显得特别臃肿，所以这就是依赖倒置原则的好处。

单一职责原则

单一职责原则意思就是：一个类，接口，方法只负责一项职责。

先来说一下方法只负责一项职责是什么意思，就是一个方法中只能有一项功能，如果这个方法中的某一段很长的代码可以被单独抽离成一个功能，那么我们就需要把这段代码单独封装成一个功能。

接口只负责一项职责是什么意思，就是一个接口里面的抽象方法必须要属于同一个大类的功能。比如有专门获取信息的接口，有专门管理信息的接口，我们要写成两个接口，不能把它们写在一个接口里面。

类只负责一项职责是什么意思，我们的类实现了只负责一项职责的接口，那么它肯定也是只负责一项职责。

接口隔离原则

接口隔离原则的意思就是每一个接口必须要是一个最小单位，什么意思呢？

你就比如现在有三个接口：

//可以吃的动物接口
public interface IEatAnimal
    void eat();


//可以飞的动物接口
public interface IFlyAnimal
    void fly();


//可以游泳的动物接口
public interface ISwimAnimal
    void swim();

如果我们现在有一个小鸟Bird,这个小鸟既可以飞又可以吃，但是不可以游泳，那么我们就可以写成这种格式:

public class Bird implements IEatAnimal,IFlyAnimal
    @Override
    void eat()
    @Override
    void fly()

上面定义的三个接口就是最小单位的接口。

那怎么判断接口不是最小单位的接口呢？你就想一下，如果一个实体类实现了一个接口，这个接口中的抽象方法会不会有得不到继承的。比如现在有一个动物接口，如下:

public interface IAnimal
    void eat();
    void fly();
    void swim();

然后一个小鸟Bird来实现这个接口，那么就会出现一个问题，因为swim()小鸟是做不到的，所以就会出现一个用不着实现的多余方法，那么IAnimal这个接口就不是最小单位的接口。

迪米特原则

迪米特原则的意思就是：只和熟悉的人交流，不和陌生人交流。

其实也就是不要跨层管理，上层就只负责它的直属下层就行了，不要负责它的直属下层的直属下层。

你比如，现在有一个Boss要统计课程的数量，它需要去问TeamLeader,然后TeamLeader会去统计课程的数量。如果Boss不仅要管他的直属下层TeamLeader还要管它的直属下层的直属下层，就会出现下面的这个情况，如下：

//Boss类的代码如下
public class Boss
    public void commandCheckNumber(TeamLeader teamLeader)
        //模拟Boss一页一页往下翻页，TeamLeader实时统计
        List<Course> courseList = new ArrayList<Course>();
        for(int i=0; i<20; i++)
            courseList.add(new Course());
        
        teamLeader.checkNumberOfCourse(courseList);
    


//TeamLeader类的代码如下
public class TeamLeader
    public void checkNumberOfCourse(List<Course> courseList)
        System.out.println("目前已经发布的课程数量是："+courseList);
    

乍一看上面的代码是没有问题的，但是你仔细分析可以发现，Boss类它不仅和它的直属下层TeamLeader进行了交流，还和它的直属下层的下层Course进行了交流，这样就不符合迪米特原则了。我们可以进行一些修改，让Boss类只和它的直属下层TeamLeader进行交流，不要和Course进行交流，至于和Course进行交流的工作应该分给TeamLeader,如下:

//Boss类的代码如下
public class Boss
    public void commandCheckNumber(TeamLeader teamLeader)
        teamLeader.checkNumberOfCourse(courseList);
    


//TeamLeader类的代码如下
public class TeamLeader
    public void checkNumberOfCourse(List<Course> courseList)
        List<Course> courseList = new ArrayList<Course>();
        for(int i=0; i<20; i++)
            courseList.add(new Course());
        
        System.out.println("目前已经发布的课程数量是："+courseList);
    

对应到我们的项目中就是，我现在能想到的就是一个三层架构，上层直接去调用它的下层，但不能出现即调用它的下层又调用它的下下层的情况。

里式替换原则

什么是里式替换原则呢？意思就是所有用到父类的地方，都可以用它的子类替换。引申含义其实是：子类可以扩展父类的功能，但不可以改变父类原有的功能。有两个规范：

1.子类可以实现父类中的抽象方法，但是不能重写父类中的非抽象方法，父类中的非抽象方法，子类中必须要保持父类中原有的非抽象方法的完整性。

2.子类中可以增加自己特有的方法。

比如，如果子类中重写了父类的非抽象方法，当用子类替换父类的时候，可能就出现异常了，如下:

有一个长方形类：

/**
 * @Date 2022/1/31 12:31
 * @Author 望轩
 */
public class Rectangle 
    private long height;
    private long width;
    public long getWidth()
        return width;
    
    public long getHeight()
        return height;
    
    public void setHeight(long height)
        this.height = height;
    
    public void setWidth(long width)
        this.width = width;
    

有一个正方形类继承长方形类，但是正方形类重写了父类中的非抽象方法setHeight和setWidth,如下:

/**
 * @Date 2022/1/31 12:35
 * @Author 望轩
 */
public class Square extends Rectangle 
    @Override
    public long getWidth() 
        return super.getWidth();
    

    @Override
    public long getHeight() 
        return super.getHeight();
    

    @Override
    public void setHeight(long height) 
        super.setHeight(height);
        super.setWidth(height);
    

    @Override
    public void setWidth(long width) 
        super.setWidth(width);
        super.setHeight(width);
    

然后写了一个测试类，如下:

/**
 * @Date 2022/1/31 12:37
 * @Author 望轩
 */
public class Test 
    public static void main(String[] args) 
        Rectangle rectangle = new Rectangle();
        rectangle.setWidth(20);
        rectangle.setHeight(10);
        resize(rectangle);
    
    
    //当长方形的宽大于等于高的时候循环，让长方形高加一
    public static void resize(Rectangle rectangle)
        while (rectangle.getWidth() >= rectangle.getHeight())
            rectangle.setHeight(rectangle.getHeight()+1);
            System.out.println("width:"+rectangle.getWidth()+",height:"+rectangle.getHeight());
            System.out.println("resize方法结束"+"\\nwidth:"+rectangle.getWidth()+",height:"+rectangle.getHeight());
        
    
  
    

当测试类中的resize方法的参数是Rectangle父类的时候，测试方法可以成功执行。那么按照里式替换原则，我们可以把父类替换成它的子类，仍然可以成功的执行，但是当我们把这里的父类对象Rectangle替换成它的子类Square之后，测试方法就不能成功执行了，会出现死循环，因为我们的Square子类覆盖了父类的非抽象方法setHeight和setWidth，导致width和height都是同步变化的，所以while循环会一直循环下去。

因此，根据里式替换原则，子类一定不能覆盖父类的原有的方法，但子类可以增加自己独有的方法。

所以像上面的这种，正方形，长方形的例子，我们要重新写一个接口，把正方形和长方形共有的东西给抽象出去，然后再让正方形，长方形分别重写这个接口，然后实现不同的方法逻辑，如下：

//定义一个四边形接口
public interface Quadrangle
    void setWidth(long width);
    void setHeight(long height );


//正方形实现这个接口
public class Square implements Quadrangle
    private long width;
    private long height;
    @Override
    void setWidth(long width)
        this.width = width;
        this.height = height;
    
    @Override
    void setHeight(long height)
        this.height = height;
        this.width = width;
    


//长方形实现这个接口
public class Rectangle implements Quadrangle
    private long width;
    private long height;
    @Override
    void setWidth(long width)
        this.width = width;
    
    @Override
    void setHeight(long height)
        this.height = height;