一 Java设计模式解析(设计模式七大原则)

一、设计模式的分类

创建型模式，共五种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

结构型模式，共七种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

行为型模式，共十一种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

二、设计模式的七大原则

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1️⃣开闭原则

(1)概念

①定义:一个软件实体(如类 模块 函数)应该对扩展开放,对修改关闭;
②用抽象构建框架,用实现扩展细节;
③优点:提高软件系统的可复用性及可维护性;
④开闭原则是所有原则的基础;

(2)开闭原则Coding

①声明接口ICourse

public interface ICourse {
    Integer getId();
    String getName();
    Double getPrice();
}

②声明接口实现类

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;
    }
}

③声明新的类来继承接口实现类

public class JavaDiscountCourse extends JavaCourse {

    public JavaDiscountCourse(Integer id, String name, Double price) {
        super(id, name, price);
    }

    public Double getDiscountPrice(){
        return super.getPrice()*0.8;
    }
}

④编写测试代码

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ICourse iCourse = new JavaDiscountCourse(96, "Java开发", 348d);
        JavaDiscountCourse javaCourse = (JavaDiscountCourse) iCourse;
        System.out.println("课程ID:" + javaCourse.getId() + " 课程名称:" + javaCourse.getName() + " 课程原价:" + javaCourse.getPrice() + " 课程折后价格:" + javaCourse.getDiscountPrice() + "元");
    }
}

⑤UML类图

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2️⃣依赖倒置原则

(1)概念

①定义:高层模块不应该依赖于低层模块,两者都应该依赖于抽象;
②抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象;
③针对接口编程,不要针对实现编程;
④优点:可以降低类间的耦合性,提高系统稳定性,提高代码可读性和可维护性,可降低修改程序所造成的风险;

(2)依赖倒置原则Coding

①声明接口

public interface ICourse {
    void studyCourse();
}

②创建多个实现类(JavaCourse FECourse PythonCourse)

public class JavaCourse implements ICourse {

    @Override
    public void studyCourse() {
        System.out.println("学生在学习Java课程");
    }
}

public class FECourse implements ICourse {
    @Override
    public void studyCourse() {
        System.out.println("学生在学习FE课程");
    }
}

public class PythonCourse implements ICourse {
    @Override
    public void studyCourse() {
        System.out.println("学生在学习Python课程");
    }
}

③编写学生类

public class Student {
    // 开放set方法实现注入
    public void setiCourse(ICourse iCourse) {
        this.iCourse = iCourse;
    }
    // 声明接口
    private ICourse iCourse;
    // 核心方法
    public void studyCourse(){
        iCourse.studyCourse();
    }
}

④编写测试方法

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();

        student.setiCourse(new JavaCourse());
        student.studyCourse();

        student.setiCourse(new FECourse());
        student.studyCourse();
    }
}

⑤UML类图

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3️⃣单一职责原则

(1)概念

①定义:不要存在多于一个导致类变更的原因;
②一个类 接口 方法只负责一项职责;
③降低类的复杂性,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;

(2)单一职责原则Coding

①创建获取课程内容的接口和管理课程的接口

// 获取课程内容接口
public interface ICourseContent {
    String getCourseName();
    byte[] getCourseVideo();
}

// 课程管理接口
public interface ICourseManager {
    void studyCourse();
    void refundCourse();
}

②创建实现类实现两个接口

public class CourseImpl implements ICourseManager,ICourseContent {
    @Override
    public void studyCourse() {

    }

    @Override
    public void refundCourse() {

    }

    @Override
    public String getCourseName() {
        return null;
    }

    @Override
    public byte[] getCourseVideo() {
        return new byte[0];
    }
}

③UML类图

④其实也可以通过类来实现单一职责的设计,但是使用类来实现单一职责如果控制不当会使类的数量爆炸,所以不推荐使用类来实现单一职责推荐使用接口来实现,毕竟类对于接口是可以多实现的嘛,也比较容易扩展;

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4️⃣接口隔离原则

(1)概念

①定义:用多个专门的接口,而不使用单一的总接口,客户端不应该依赖于不需要的接口;
②一个类对一个类的依赖,应该建立在最小的接口上;
③建立单一接口,不要建立庞大臃肿的接口;
④尽量细化接口,接口中的方法尽量少;
⑤在使用接口隔离原则的时候一定要适度(如果控制不好,会提升程序的复杂性);
⑥优点:符合高内聚 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;

(2)接口隔离原则Coding

①创建多个不同的接口

public interface IEatAnimalAction {
    void eat();
}

public interface IFlyAnimalAction {
    void fly();
}

public interface ISwimAnimalAction {
    void swim();
}

②创建具体的实现类通过细粒度的实现组合来实现接口

public class Dog implements ISwimAnimalAction,IEatAnimalAction {

    @Override
    public void eat() {

    }

    @Override
    public void swim() {

    }
}

③UML类图

④接口隔离原则与单一职责原则的区别

单一职责原则:强调的是接口 类 方法的职责是单一的,这里强调的是职责,也就是说在一个接口中只要职责是单一的有多个方法也可以(例如游泳 仰泳 自由泳等);另外单一职责原则约束是对接口 类 方法的约束针对的是程序中的实现和细节;
接口隔离原则:注重的是对接口依赖的隔离,针对的是对程序框架的构建;

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5️⃣迪米特原则(最少知道原则)

(1)概念

①定义: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;
②尽量降低类与类之间的耦合;
③优点:降低类之间的耦合;
④强调只和朋友交流,不和陌生人说话;
⑤朋友:出现在成员变量 方法的输入 输出参数中的类称为成员朋友类,而出现在方法体内部的类不属于朋友类;

(2)迪米特原则Coding

①创建Boss对象

public class Boss {
    public void commandCheckNumber(TeamLeader teamLeader){
        teamLeader.checkNumberOfCourses();
    }
}

②创建Boss的"朋友"TeamLeader;

public class TeamLeader {
    public void checkNumberOfCourses(){
        List courseList = new ArrayList();
        for(int i = 0 ;i < 20;i++){
            courseList.add(new Course());
        }
        System.out.println("在线课程的数量是："+courseList.size());
    }
}

③创建TeamLeader的朋友Course;

public class Course {
}

④编写测试类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Boss boss = new Boss();
        TeamLeader teamLeader = new TeamLeader();
        boss.commandCheckNumber(teamLeader);
    }
}

⑤UML类图

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6️⃣里氏替换原则

(1)概念

①定义: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.
②定义扩展:一个软件实体如果适用一个父类的话,那一定适用于其子类,所有引用父类的地方必须能透明的使用其子类的对象,子类对象能够替换父类对象,而程序逻辑不变.
③引申意义:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能;
④含义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;
⑤含义2:子类中可以增加自己特有的方法;
⑥含义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;
⑦含义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;
⑧优点1:约束继承泛滥,开闭原则的一种体现;
⑨优点2:加强程序的健壮性,同时变更时也可以做到非常好的兼容性提高程序的维护性和扩展性,降低需求变更时引入的风险.

(2)里氏替换原则Coding

由于里氏替换原则定义比较多,这里我们仅以含义3为参照来进行Coding,其他含义大家可以对照着文字解释进行尝试;在实际的工作中大家可以根据实际的环境来尽量满足里氏替换原则;

①定义Base类

public class Base {
    public void method(HashMap map){
        System.out.println("父类被执行");
    }
}

②定义Child来实现Base

public class Child extends Base {
    public void method(Map map) {
        System.out.println("子类HashMap入参方法被执行");
    }
}

③编写测试类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Base child = new Child();
        HashMap hashMap = new HashMap();
        child.method(hashMap);
    }
}

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7️⃣合成复用原则

(1)概念

①定义:尽量使用对象组合/聚合,而不是继承关系达到软件复用的目的(聚合has-A和组合contains-A);
②优点: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;

(2)合成复用原则Coding

①创建抽象基类

public abstract class DBConnection {
    public abstract String getConnection();
}

②创建实现类来继承抽象基类

public class MySQLConnection extends DBConnection {
    @Override
    public String getConnection() {
        return "MySQL数据库连接";
    }
}

public class PostgreSQLConnection extends DBConnection {
    @Override
    public String getConnection() {
        return "PostgreSQL数据库连接";
    }
}

③创建业务应用

public class ProductDao{
    private DBConnection dbConnection;

    public void setDbConnection(DBConnection dbConnection) {
        this.dbConnection = dbConnection;
    }

    public void addProduct(){
        String conn = dbConnection.getConnection();
        System.out.println("使用"+conn+"增加产品");
    }
}

④创建测试类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ProductDao productDao = new ProductDao();
        productDao.setDbConnection(new PostgreSQLConnection());
        productDao.addProduct();
    }
}

⑤UML类图

从UML类图中可以看出,合成服用原则是满足开闭原则以及里氏替换原则的;