参考文档: 咕泡学院 Tom 老师 --软件架构设计七大原则
开闭原则
开闭原则(Open-Closed Principle, OCP)是指一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放,对修改关闭。所谓的开闭,也正是对扩展和修改两个行为的一个原则。强调的是用抽象构建框架,用实现扩展细节。可以提高软件系统的可复用性及可维护性。
开闭原则,是面向对象设计中最基础的设计原则。它指导我们如何建立稳定灵活的系统,例如:我们版本更新,我尽可能不修改源代码,但是可以增加新功能。在现实生活中对于开闭原则也有体现。比如,很多互联网公司都实行弹性制作息时间,规定每天工作 8 小时。意思就是说,对于每天工作 8 小时这个规定是关闭的,但是你什么时候来,什么时候走是开放的。早来早走,晚来晚走。实现开闭原则的核心思想就是面向抽象编程,接下来我们来看一段代码:以咕泡学院的课程体系为例,首先创建一个课程接口 ICourse:
public interface ICourse {
Integer getId();
String getName();
Double getPrice();
}
整个课程生态有 Java 架构、大数据、人工智能、前端、软件测试等,我们来创建一个 Java架构课程的类 JavaCourse:
public class JavaCourse implements ICourse{
private Integer Id;
private String name;
private Double price;
public JavaCourse(Integer id, String name, Double price) {
this.Id = id;
this.name = name;
this.price = price;
}
public Integer getId() {
return this.Id;
}
public String getName() {
return this.name;
}
public Double getPrice() {
return this.price;
}
}
现在我们要给 Java 架构课程做活动,价格优惠。如果修改 JavaCourse 中的 getPrice()方法,则会存在一定的风险,可能影响其他地方的调用结果。我们如何在不修改原有代码前提前下,实现价格优惠这个功能呢?现在,我们再写一个处理优惠逻辑的类,
JavaDiscountCourse 类 ( 思 考 一 下 为 什 么 要 叫 JavaDiscountCourse , 而 不 叫DiscountCourse):
public class JavaDiscountCourse extends JavaCourse {
public JavaDiscountCourse(Integer id, String name, Double price) {
super(id, name, price);
}
public Double getOriginPrice(){
return super.getPrice();
}
public Double getPrice(){
return super.getPrice() * 0.61;
}
}
我的理解就是,去子父类继承或者接口实现的方式,不去修改父类或者接口的代码框架,而去用子类或者接口实现类去扩展新功能
依赖倒置原则
依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle,DIP)是指设计代码结构时,高层模块不应该依赖底层模块,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。通过依赖倒置,可以减少类与类之间的耦合性,提高系统的稳定性,提高代码的可读性和可维护性,并能够降低修改程序所造成的风险。接下来看一个案例,还是以课程为例,先来创建一个类 Tom:
public class Tom {
public void studyJavaCourse(){
System.out.println("Tom 在学习 Java 的课程");
}
public void studyPythonCourse(){
System.out.println("Tom 在学习 Python 的课程");
}
}
来调用一下:
public static void main(String[] args) {
Tom tom = new Tom();
tom.studyJavaCourse();
tom.studyPythonCourse();
}
Tom 热爱学习,目前正在学习 Java 课程和 Python 课程。大家都知道,学习也是会上瘾的。随着学习兴趣的暴涨,现在 Tom 还想学习 AI 人工智能的课程。这个时候,业务扩展,我们的代码要从底层到高层(调用层)一次修改代码。在 Tom 类中增加studyAICourse()的方法,在高层也要追加调用。如此一来,系统发布以后,实际上是非常不稳定的,在修改代码的同时也会带来意想不到的风险。接下来我们优化代码,创建一个课程的抽象 ICourse 接口:
public interface ICourse {
void study();
}
然后写 JavaCourse 类:
public class JavaCourse implements ICourse {
@Override
public void study() {
System.out.println("Tom 在学习 Java 课程");
}
}
再实现 PythonCourse 类:
public class PythonCourse implements ICourse {
@Override
public void study() {
System.out.println("Tom 在学习 Python 课程");
}
}
修改 Tom 类:
public class Tom {
public void study(ICourse course){
course.study();
}
}
来看调用:
public static void main(String[] args) {
Tom tom = new Tom();
tom.study(new JavaCourse());
tom.study(new PythonCourse());
}
我们这时候再看来代码,Tom 的兴趣无论怎么暴涨,对于新的课程,我只需要新建一个类,通过传参的方式告诉 Tom,而不需要修改底层代码。实际上这是一种大家非常熟悉的方式,叫依赖注入。注入的方式还有构造器方式和 setter 方式。我们来看构造器注入方式:
public class Tom {
private ICourse course;
public Tom(ICourse course){
this.course = course;
}
public void study(){
course.study();
}
}
看调用代码:
public static void main(String[] args) {
Tom tom = new Tom(new JavaCourse());
tom.study();
}
根据构造器方式注入,在调用时,每次都要创建实例。那么,如果 Tom 是全局单例,则我们就只能选择用 Setter 方式来注入,继续修改 Tom 类的代码:
public class Tom {
private ICourse course;
public void setCourse(ICourse course) {
this.course = course;
}
public void study(){
course.study();
}
}
看调用代码:
public static void main(String[] args) {
Tom tom = new Tom();
tom.setCourse(new JavaCourse());
tom.study();
tom.setCourse(new PythonCourse());
tom.study();
}
现在我们再来看最终的类图:
大家要切记:以抽象为基准比以细节为基准搭建起来的架构要稳定得多,因此大家在拿到需求之后,要面向接口编程,先顶层再细节来设计代码结构。
我的理解就是要求对抽象进行编程,不要对实现进行编程,这样就降低了客户与实现模块的耦合,不管是高层模块和底层模块都应该依赖于抽象,具体一点就是接口或者抽象类,只要接口是稳定的,那么任何一个更改都不用担心。
单一职责原则
单一职责(Simple Responsibility Pinciple,SRP)是指不要存在多于一个导致类变更的原因。假设我们有一个 Class 负责两个职责,一旦发生需求变更,修改其中一个职责的逻辑代码,有可能会导致另一个职责的功能发生故障。这样一来,这个 Class 存在两个导致类变更的原因。如何解决这个问题呢?我们就要给两个职责分别用两个 Class 来实现,进行解耦。后期需求变更维护互不影响。这样的设计,可以降低类的复杂度,提高类的可 读 性 , 提 高 系 统 的 可 维 护 性 , 降 低 变 更 引 起 的 风 险 。 总 体 来 说 就 是 一 个Class/Interface/Method 只负责一项职责。
我的理解就是一个类不要承担过多职责。.如果多职责,这些职责耦合性就可能比较强,一个职责变化可能会削弱或者抑制这个类完成其他职责的能力。
接口隔离原则
接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)是指用多个专门的接口,而不使用单一的总接口,客户端不应该依赖它不需要的接口。这个原则指导我们在设计接口时应当注意一下几点:
1、一个类对一类的依赖应该建立在最小的接口之上。
2、建立单一接口,不要建立庞大臃肿的接口。
3、尽量细化接口,接口中的方法尽量少(不是越少越好,一定要适度)。
接口隔离原则符合我们常说的高内聚低耦合的设计思想,从而使得类具有很好的可读性、可扩展性和可维护性。我们在设计接口的时候,要多花时间去思考,要考虑业务模型,包括以后有可能发生变更的地方还要做一些预判。所以,对于抽象,对业务模型的理解是非常重要的。
我的理解就是一个接口不要写很多方法,毕竟其接口不同的实现类需要的方法不一样,可能会造成接口实现类很多方法用不上
迪米特法则
迪米特原则(Law of Demeter LoD)是指一个对象应该对其他对象保持最少的了解,又叫最少知道原则(Least Knowledge Principle,LKP),尽量降低类与类之间的耦合。迪米特原则主要强调只和朋友交流,不和陌生人说话。出现在成员变量、方法的输入、输出参数中的类都可以称之为成员朋友类,而出现在方法体内部的类不属于朋友类。
我的理解就是降低类之间的耦合, 每个类尽量减少对其他类的依赖,如果一个类需要依赖多个类,尽可能让这个类A只依赖其中一个类B,其他类C的依赖关系通过这个B关联依赖.
里氏替换原则
里氏替换原则(Liskov Substitution Principle,LSP)是指如果对每一个类型为 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。定义看上去还是比较抽象,我们重新理解一下,可以理解为一个软件实体如果适用一个父类的话,那一定是适用于其子类,所有引用父类的地方必须能透明地使用其子类的对象,子类对象能够替换父类对象,而程序逻辑不变。根据这个理解,我们总结一下:
引申含义:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。
1、子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。
2、子类中可以增加自己特有的方法。
3、当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的输入/入参)要比父类方法的输入参数更宽松。
4、当子类的方法实现父类的方法时(重写/重载或实现抽象方法),方法的后置条件(即方法的输出/返回值)要比父类更严格或相等。
在前面讲开闭原则的时候埋下了一个伏笔,我们记得在获取折后时重写覆盖了父类的getPrice()方法,增加了一个获取源码的方法 getOriginPrice(),显然就违背了里氏替换原则。
合成复用原则
合成复用原则(Composite/Aggregate Reuse Principle,CARP)是指尽量使用对象组合(has-a)/聚合(contanis-a),而不是继承关系达到软件复用的目的。可以使系统更加灵活,降低类与类之间的耦合度,一个类的变化对其他类造成的影响相对较少。继承我们叫做白箱复用,相当于把所有的实现细节暴露给子类。组合/聚合也称之为黑箱复用,对类以外的对象是无法获取到实现细节的