一文带你读懂:设计模式的六大原则
发布于 2021-01-04 02:10
软件设计最大的难题就是应对需求的变化，但是纷繁复杂的需求变化又是不可预料的，我们要为不可预料的变化做好准备，这本身是一件非常痛苦的事情，但好在有大师们已经给我们提出了非常好的六大设计原则和23种设计模式来“封装”未来的变化。
因此在学习设计模式之前，我们先回顾六大原则，它们分别是：
单一职责原则（Single Responsibility Principle）
开闭原则（Open Closed Principle）
里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）
迪米特法则（Law of Demeter），又叫“最少知道法则”
接口隔离原则（Interface Segregation Principle）
依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle）
单一职责原则内涵：
单一职责原则是针对类来说的，即一个类应该只负责一项职责。
例子1：
如类T负责两个不同职责：职责P1，职责P2。当职责P1需求变更而改变T时，可能造成职责P2发生故障，所以需要将类T的粒度分解为T1，T2。
例如，产品经理就是整理需求，程序员就是写代码，分工明确：
//产品经理public class ProduceManager {//...整理需求}//勤奋的程序员public class Coder {//...写代码}
大白话：
一个类干好自己应该干的事情，别越界而导致业务耦合。
好处：
类的复杂性降低，实现什么职责都有清晰明确的定义；
可读性高，复杂性降低，可读性自然就提高了；
可维护性提高，可读性提高了，那自然更容易维护了；
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。
开闭原则内涵：
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。
例子2：
//公司工作class Company{private List<Coder> coders = new ArrayList<>();void working(){for (Coder code : coders){code.coding();}}}//程序员写代码interface Coder{void coding();}//程序媛class FemaleCoder implements Coder{@Overridepublic void coding() {//...}}//程序猿class MaleCoder implements Coder{@Overridepublic void coding() {//...}}
新的接口标识“涨工资的需求”：
//待遇福利interface Salary{//涨工资动作void raise();}
修改新增的 FemaleCoder 类：
//程序媛class FemaleCoder implements Coder, Salary{@Overridepublic void coding() {//...}@Overridepublic void raise() {//...我要加薪}}
UML图：
大白话：
对增加新功能代码时，尽量保证不修改已有代码，然后将扩展的代码增加到项目中
好处：
开闭原则非常著名，只要是做面向对象编程的，在开发时都会提及开闭原则
开闭原则提高了复用性，以及可维护性
里氏替换原则内涵：
所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
遵循里氏替换原则，在子类中尽量不要重写和重载父类的方法。
举例子3：
我们的子类程序猿 (MaleCoder) 和程序媛(FemaleCoder) ，同继承了基类程序员（CoderPeople）。
那么凡是程序员使用的地方，无论对于程序员还是程序媛，都应该可以无缝替换。
//写代码的人class CoderPeople {public void coding(){//...}}//程序媛class FemaleCoder extends CoderPeople{@Overridepublic void coding() {//...}}//程序猿class MaleCoder extends CoderPeople{}
调用点：
public class LiskovSubstitutionPrinciple {public static void main(String[] args) {//用 CoderPeople 的子类 FemaleCoder 的实例来替换 CoderPeople的实例，程序工作正常working(new FemaleCoder());}private static void working(CoderPeople shape){System.out.println("开始写代码");shape.coding();System.out.println("结束写代码");}}
UML：
大白话：
里氏替换原则首先突出的是面向对象的三大特性之一：“继承”。它要求我们去遵守，是因为不遵守导致的代价太大了。
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时，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。
好处：
大大降低程序运行出错的概率。
接口隔离原则内涵：
客户端不应该依赖它不需要的接口；一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。（原则中的接口，是一个泛泛而言的接口，不仅仅指Java中的接口，还包括其中的抽象类）
举例子4：
如果接口过于臃肿，只要接口中出现的方法，不管对依赖于它的类有没有用处，实现类中都必须去实现这些方法，这显然不是好的设计。
如果将这个设计修改为符合接口隔离原则，就必须对接口I进行拆分。在这里我们将原有的接口I拆分为三个接口，拆分后的设计如图所示：
注意：
可能会觉得接口隔离原则和之前的单一职责原则很相似，其实不然。
单一职责注重职责，而接口隔离原则注重对接口依赖的隔离；
单一职责是约束类，其次是方法，针对的是程序中的实现和细节；而接口隔离原则约束的是接口，针对的是抽象，程序整体框架的构建。
大白话：
定义接口时要权衡考虑是否可拆分多个模块中。
使用接口时要权衡考虑是否简化实现的接口列表。
好处：
使用多个专门的接口。专门的接口也就是提供给多个模块的接口。
提供给几个模块就应该有几个接口，而不是建立一个臃肿庞大的接口，所有的模块都可以访问。
迪米特法则内涵：
一个对象应该对其他对象有最少的了解。
迪米特原则核心观念就是：类间解耦，弱耦合。
举例子5：
这个例子中，我们知道 总公司经理 管理 总公司员工，分公司经理 管理 分公司员工。
下面的例子是符合迪米特法则的：
//总公司员工class Employee{private String id;}//分公司员工class SubEmployee{private String id;}//分公司经理class SubCompanyManager{List<SubEmployee> subEmployees = new ArrayList<SubEmployee>();}//总公司经理class CompanyManager{List<Employee> employeeList = new ArrayList<Employee>();}
下面的例子是不符合迪米特法则的，因为分公司员工对于总公司经理来说，是不需要知道的类：
//总公司经理class CompanyManager{//总公司员工List<Employee> employeeList = new ArrayList<Employee>();//分公司员工List<SubEmployee> subEmployees = new ArrayList<SubEmployee>();}
UML：
大白话：
一个类对自己需要耦合或者调用的类知道的最少，你类内部怎么复杂，我不管，那是你的事，我只知道你有提供好的公用方法，我能正常调用即可。
依赖倒置原则内涵：
高层模块不应该依赖低层模块，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。
核心思想是面向接口编程。
举例子6：
程序员喜欢搬砖，随着年龄和经验增加，从一开始搬的普通砖头，逐渐变为银砖，到后来慢慢变为金砖...
那么分析可以知道：程序员是高层模块，而“普通砖头”、“银砖”和“金砖”都视为底层模块。
底层模块
//砖头interface Brick{}//石头砖头class StoneBrick implements Brick{}//银砖头class SilverBrick implements Brick{}//金砖头class GoldBrick implements Brick{}
高层模块
//搬砖的程序员class CoderMan{void movingBrick(Brick brick){//....}}
如此一来，不管哪种砖头，程序员都可以搬了。（无论以后怎样扩展 Brick 类，都不需要再修改CoderMan 类了）
CoderMan coderMan = new CoderMan();coderMan.movingBrick(new StoneBrick());coderMan.movingBrick(new SilverBrick());coderMan.movingBrick(new GoldBrick());
UML：
大白话：
依赖倒置原则的核心就是要我们面向接口编程，理解了面向接口编程，也就理解了依赖倒置。
好处：
实际情况中，代表高层模块的 CoderMan 类将负责完成主要的业务逻辑，一旦需要对它进行修改，引入错误的风险极大。
所以遵循依赖倒置原则可以降低类之间的耦合性，提高系统的稳定性，降低修改程序造成的风险。
文章主要参考书籍有《大话设计模式》和网上一些零散的文章，写出来的目的一方面是自己对这六项原则系统地整理一下，另外也因为设计模式对编程人员来说的确非常重要，笔试面试都会用得到，希望对大家有所帮助。
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