《设计模式之禅》之——六大设计原则解读

Posted 2020-12-30 zjfjava

一、单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）

1. 单一职责原则定义

应该有且仅有一个原因引起类的变更。

2. 单一职责原则好处

• 类的复杂性降低，实现什么职责都有清晰明确的定义；
• 可读性提高，复杂性降低，那当然可读性提高了；
• 可维护性提高，可读性提高，那当然更容易维护了；
• 变更引起的风险降低，变更是必不可少的，如果接口的单一职责做得好，一个接口修改只对相应的实现类有影响，对其他的接口无影响，这对系统的扩展性、维护性都有非常大的帮助。

3. 单一职责适用于接口、类，同时也适用于方法

对于接口，我们在设计的时候一定要做到单一，但是对于实现类就需要多方面考虑了。生搬硬套单一职责原则会引起类的剧增，给维护带来非常多的麻烦，而且过分细分类的职责也会人为地增加系统的复杂性。本来一个类可以实现的行为硬要拆成两个类，然后再使用聚合或组合的方式耦合在一起，人为制造了系统的复杂性。所以原则是死的，人是活的，这句话很有道理。

类的单一职责确实受非常多因素的制约，纯理论地来讲，这个原则是非常优秀的，但是现实有现实的难处，你必须去考虑项目工期、成本、人员技术水平、硬件情况、网络情况甚至有时候还要考虑政府政策、垄断协议等因素。

对于单一职责原则，我的建议是接口一定要做到单一职责，类的设计尽量做到只有一个原因引起变化。

二、里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）

引入里氏替换原则来减少面向对象的语言 “继承” 的缺点

1. 继承的缺点

继承是侵入性的。只要继承，就必须拥有父类的所有属性和方法；

降低代码的灵活性。子类必须拥有父类的属性和方法，让子类自由的世界中多了些约束；

增强了耦合性。当父类的常量、变量和方法被修改时，必需要考虑子类的修改，而且在缺乏规范的环境下，这种修改可能带来非常糟糕的结果——大片的代码需要重构。

2. 里氏替换原则定义

所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

2.1 包含四层含义

• 子类必须完全实现父类的方法
• 子类可以有自己的个性
• 覆盖或实现父类的方法时输入参数可以被放大
• 覆写或实现父类的方法时输出结果可以被缩小

采用里氏替换原则的目的就是增强程序的健壮性，版本升级时也可以保持非常好的兼容性。即使增加子类，原有的子类还可以继续运行。

3. 项目应用

在实际项目中，每个子类对应不同的业务含义，使用父类作为参数，传递不同的子类完成不同的业务逻辑。

在项目中，采用里氏替换原则时，尽量避免子类的“个性”，一旦子类有“个性”，这个子类和父类之间的关系就很难调和了，把子类当做父类使用，子类的“个性”被抹杀——委屈了点；把子类单独作为一个业务来使用，则会让代码间的耦合关系变得扑朔迷离——缺乏类替换的标准。

三、依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle，DIP）

1. 原始定义

• 高层模块不应该依赖低层模块，两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。

*名词解释：

每一个逻辑的实现都是由原子逻辑组成的，不可分割的原子逻辑就是低层模块，原子逻辑的再组装就是高层模块。

在Java语言中，抽象就是指接口或抽象类，两者都是不能直接被实例化的；细节就是实现类，实现接口或继承抽象类而产生的类就是细节，其特点就是可以直接被实例化，也就是可以加上一个关键字new产生一个对象。

2. 在Java语言中的表现

• 模块间的依赖通过抽象发生，实现类之间不发生直接的依赖关系，其依赖关系是通过接口或抽象类产生的；
• 接口或抽象类不依赖于实现类；
• 实现类依赖接口或抽象类。

3. 依赖倒置原则好处

依赖倒置原则的本质就是通过抽象（接口或抽象类）使各个类或模块的实现彼此独立，不互相影响，实现模块间的松耦合。

采用依赖倒置原则可以减少类间的耦合性，提高系统的稳定性，降低并行开发引起的风险，提高代码的可读性和可维护性。

两个类之间有依赖关系，只要制定出两者之间的接口（或抽象类）就可以独立开发了，而且项目之间的单元测试也可以独立地运行，而TDD（Test-Driven Development，测试驱动开发）开发模式就是依赖倒置原则的最高级应用。

4. 依赖的三种写法

• 构造函数传递依赖对象
• Setter方法传递依赖对象
• 接口声明依赖对象（接口注入）

5. 项目应用

需要遵循以下的几个规则

• 每个类尽量都有接口或抽象类，或者抽象类和接口两者都具备
• 变量的表面类型尽量是接口或者是抽象类
• 任何类都不应该从具体类派生
• 尽量不要覆写基类的方法
• 结合里氏替换原则使用（接口负责定义public属性和方法，并且声明与其他对象的依赖关系，抽象类负责公共构造部分的实现，实现类准确的实现业务逻辑，同时在适当的时候对父类进行细化。）

在项目中，大家只要记住是“面向接口编程”就基本上抓住了依赖倒置原则的核心。

四、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

1. 接口隔离原则的定义

• 客户端不应该依赖它不需要的接口；
• 类间的依赖关系应该建立在最小的接口上。

即：建立单一接口，不要建立臃肿庞大的接口。再通俗一点讲：接口尽量细化，同时接口中的方法尽量少。（防止封装过度）

1.1 接口隔离原则包含四层含义

• 接口要尽量小（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。）
• 接口要高内聚（高内聚就是提高接口、类、模块的处理能力，减少对外的交互。）
• 定制服务（采用定制服务就必然有一个要求：只提供访问者需要的方法）
• 接口设计是有限度的（接口的设计粒度越小，系统越灵活，这是不争的事实。但是，灵活的同时也带来了结构的复杂化，开发难度增加，可维护性降低，）

2. 接口隔离原则优点

接口是我们设计时对外提供的契约，通过分散定义多个接口，可以预防未来变更的扩散，提高系统的灵活性和可维护性。

五、迪米特法则（Law of Demeter，LoD）

1. 迪米特法则定义

一个对象应该对其他对象有最少的了解

1.1 迪米特法则包含四层含义

• 只和朋友交流（类与类之间的关系是建立在类间的，而不是方法间，因此一个方法尽量不引入一个类中不存在的对象，当然，JDK API提供的类除外）
• 朋友间也是有距离的（为了保持朋友类间的距离，在设计时需要反复衡量：是否还可以再减少public方法和属性，是否可以修改为private、package-private、protected等访问权限，是否可以加上final关键字等）
• 是自己的就是自己的（如果一个方法放在本类中，即不增加类间关系，也对本类不产生负面影响，就放置在本类中。）
• 谨慎使用Serializable（防止对象实现Serializable接口后属性访问权限的扩大在客户端与服务器端的不一致）

2. 迪米特法则使用

迪米特法则的核心观念就是类间解耦，弱耦合，只有弱耦合了以后，类的复用率才可以提高。其要求的结果就是产生了大量的中转或跳转类，导致系统的复杂性提高，同时也为维护带来了难度。读者在采用迪米特法则时需要反复权衡，既做到让结构清晰，又做到高内聚低耦合。

六、开闭原则（Open Closed Principle）

1. 开闭原则定义

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。

2. 开闭原则好处

• 开闭原则可以提高复用性
• 开闭原则可以提高可维护性

3. 使用开闭原则

抽象约束（包含三层含义：第一，通过接口或抽象类约束扩展，对扩展进行边界限定，不允许出现在接口或抽象类中不存在的public方法；第二，参数类型、引用对象尽量使用接口或者抽象类，而不是实现类；第三，抽象层尽量保持稳定，一旦确定即不允许修改。）

元数据（配置参数）控制模块行为（通过扩展一个子类，修改配置文件，完成业务变化）

制定项目章程

封装变化（包含两层含义：第一，将相同的变化封装到一个接口或抽象类中；第二，将不同的变化封装到不同的接口或抽象类中，不应该有两个不同的变化出现在同一个接口或抽象类中。）

 

开闭原则是一个终极目标，任何人包括大师级人物都无法百分之百做到，但朝这个方向努力，可以非常显著地改善一个系统的架构，真正做到“拥抱变化”。