设计模式六大原则

本文是《Android源码设计模式解析与实战》第一章读书笔记

一、单一原则

单一原则的英文是 Single Responsibility Principle，缩写是 SRP 。SRP 的定义是：就一个类而言，应该仅有一个引起它变化的原因。ImageLoader的最初版本：

public class ImageLoader {
    //图片缓存
    LruCache mImageCache;
    //线程池，线程数量为 CPU 的数量
    ExecutorService mExecutorService = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
    
    public ImageLoader() {
        initImageCache();    
    }

    private void initImageCache() {
        final int maxMemory = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024);
        final int cacheSize = maxMemory / 4;
        mImageCache = new LruCache(cacheSize) {
            @Override
            protected int sizeOf(String key, Bitmap bitmap) {
                return bitmap.getRowBytes() * bitmap.getHeight() / 1024;
            }
        };
    }

    public void displayImage(final String url, final ImageView imageView) {
        imageView.setTag(url);
        mExecutorService.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Bitmap bitmap = downloadImage(url);
                if (bitmap == null) {
                    return;
                }
                if (imageView.getTag().equals(url)) {
                    imageView.setImageBitmap(bitmap);
                }
                mImageCache.put(url, bitmap);
            }
        });
    }

    private Bitmap downloadImage(String imageUrl) {
        Bitmap bitmap = null;

        try {
            URL url = new URL(imageUrl);
            final HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            bitmap = BitmapFactory.decodeStream(conn.getInputStream());
            conn.disconnect();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return bitmap;
    }

}

最初的版本所有的代码都写在一个类里面，随着功能增加会越来越大，应该把ImageLoader拆分开来，各个功能独立出来，满足单一职责原则。

public class ImageLoader {
    //图片缓存
    ImageCache mImageCache = new ImageCache();
    //线程池，线程数量为 CPU 的数量
    ExecutorService mExecutorService = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
    
    public void displayImage(final String url, final ImageView imageView) {
        Bitmap bitmap = mImageCache.get(url);
        if (bitmap != null) {
            imageView.setImageBitmap(bitmap);
            return;
        }
        imageView.setTag(url);
        mExecutorService.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Bitmap bitmap = downloadImage(url);
                if (bitmap == null) {
                    return;
                }
                if (imageView.getTag().equals(url)) {
                    imageView.setImageBitmap(bitmap);
                }
                mImageCache.put(url, bitmap);
            }
        });
    }

    private Bitmap downloadImage(String imageUrl) {
        Bitmap bitmap = null;

        try {
            URL url = new URL(imageUrl);
            final HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            bitmap = BitmapFactory.decodeStream(conn.getInputStream());
            conn.disconnect();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return bitmap;
    }

}

public class ImageCache {
    LruCache mImageCache;

    public ImageCache() {

    }

    private void initImageCache() {
        final int maxMemory = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024);
        final int cacheSize = maxMemory / 4;
        mImageCache = new LruCache(cacheSize) {
            @Override
            protected int sizeOf(String key, Bitmap bitmap) {
                return bitmap.getRowBytes() * bitmap.getHeight() / 1024;
            }
        };
    }

    public void put(String url, Bitmap bitmap) {
        mImageCache.put(url, bitmap);
    }

    public Bitmap get(String url) {
        return mImageCache.get(url);
    }

}

这样一拆分，ImageLoader的功能基本满足了单一职责原则，分成了两块，图片加载和图片缓存，这样缓存逻辑如果要修改时，就不需要修改ImageLoader了。

单一职责原则的使用一定要根据实际业务来，不能过度使用，拆分的太细。

让程序更灵活——开闭原则

开闭原则英文全称是 Open Close Principle，缩写是 OCP。开闭原则的定义是：软件中的对象（类、模块、函数等）应该对于扩展是开放的，对于修改是封闭的。定义读起来比较抽象，我们还是以上面的ImageLoader的例子来理解。经过第一轮重构，ImageLoader职责单一、结构清晰，但有一个问题是，我们的缓存只有一种内存缓存，每次应用重新打开就没有缓存了。所以打算引入 SD 缓存。DiskCache.java类的代码如下：

public class DiskCache {
    static String cacheDir = "sdcard/cache/";

    //从缓存中取图片
    public Bitmap get(String url) {
        return BitmapFactory.decodeFile(cacheDir + url);
    }

    //将图片缓存到SD卡
    public void put(String url, Bitmap bmp) {
        FileOutputStream outputStream = null;
        try {
            outputStream = new FileOutputStream(cacheDir + url);
            bmp.compress(Bitmap.CompressFormat.PNG, 100, outputStream);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (outputStream != null) {
                try {
                    outputStream.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

加了 SD 卡缓存后，ImageLoader类也有所更新：

public class ImageLoader {
    //内存缓存
    ImageCache mImageCache = new ImageCache();

    //SD卡缓存
    DiskCache mDiskCache = new DiskCache();

    boolean isUserDiskCache = false;

    //线程池，线程数量为 CPU 的数量
    ExecutorService mExecutorService = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
    
    public void displayImage(final String url, final ImageView imageView) {
        //判断使用哪种缓存
        Bitmap bitmap = isUserDiskCache ? mDiskCache.get(url) : mImageCache.get(url);
        if (bitmap != null) {
            imageView.setImageBitmap(bitmap);
            return;
        }
        
        ...
    }

    public void useDiskCache(boolean useDiskCache) {
        isUserDiskCache = useDiskCache;
    }

}

这个版本的修改，用户需要设置一个变量来选择用内存还是SD卡的缓存方式。虽然增加了一个类，但我们还要去改动ImageLoader，如果有多个缓存方式的话，按这种方式ImageLoader中的条件判断会变得很复杂。
而且这个版本用户只能二选一，如果用户有这种需求，优先使用内存缓存，内存缓存中没有再使用SD卡缓存，SD卡没有通过网络加载图片。于是有了一个双缓存类DoubleCache.java。

public class DoubleCache {
    //内存缓存
    ImageCache mMemoryCache = new ImageCache();

    //SD卡缓存
    DiskCache mDiskCache = new DiskCache();

    public Bitmap get(String url) {
        Bitmap bitmap = mMemoryCache.get(url);
        if (bitmap == null) {
            bitmap = mDiskCache.get(url);
        }
        return bitmap;
    }
    
    public void put(String url, Bitmap bmp) {
        mMemoryCache.put(url, bmp);
        mDiskCache.put(url, bmp);
    }
}

这时的ImageLoader也要做如下修改：

        if (isUseDoubleCache) {
            bitmap = mDoubleCache.get(url);
        } else if (isUseDiskCache) {
            bitmap = mDiskCache.get(url);
        } else {
            mImageCache.get(url);
        }

代码写到这我们发现，每一次新加一个缓存都要去修改ImageLoader中的条件判断，非常的麻烦，还有可能引入Bug。可扩展性比较差。
“软件中的对象（类、模块、函数等）应该对于扩展是开放的，但是对于修改是封闭的，这就是开放——关闭原则。也就是说，当软件需要变化时，我们应该尽量通过扩展的方式来实现变化，而不是通过修改已有的代码来实现。”
所以下面对ImageLoader再一次重构：

public class ImageLoader {

    ImageCache mImageCache = new MemoryCache();

    //线程池，线程数量为 CPU 的数量
    ExecutorService mExecutorService = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
    
    public void displayImage(final String url, final ImageView imageView) {
        //判断使用哪种缓存
        Bitmap bitmap = mImageCache.get(url);

        if (bitmap != null) {
            imageView.setImageBitmap(bitmap);
            return;
        }
        imageView.setTag(url);
        mExecutorService.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Bitmap bitmap = downloadImage(url);
                if (bitmap == null) {
                    return;
                }
                if (imageView.getTag().equals(url)) {
                    imageView.setImageBitmap(bitmap);
                }
                mImageCache.put(url, bitmap);
            }
        });
    }

    public void setImageCache(ImageCache cache) {
        mImageCache = cache;
    }

    private Bitmap downloadImage(String imageUrl) {
        Bitmap bitmap = null;

        try {
            URL url = new URL(imageUrl);
            final HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            bitmap = BitmapFactory.decodeStream(conn.getInputStream());
            conn.disconnect();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return bitmap;
    }

}

这里的ImageCache已经不是原来的那个类了，这次重构把它提取成一个接口：

public interface ImageCache {
    Bitmap get(String url);
    void put(String url, Bitmap bmp);
}

接口定义了两个函数，MemoryCache、DiskCache、DoubleCache都实现了该接口。ImageLoader中的默认缓存方式是内存缓存，用户想使用别的只要调用 setImageCache 就可以。也可以自定义 ImageCache 的实现。
开闭原则指导我们，当软件需要变化时，应该尽量通过扩展的方式来实现变化，而不是通过修改已有的代码来实现。

构建扩展性——里氏替换原则

里氏替换原则英文全称是 Liskov Substiution Primciple，缩写是 LSP。LSP 通俗定义是：所有引用基类的地主必须能透明的使用其子类对象。其实最终总结就两个字：抽象。
MemoryCache、DiskCache、DoubleCache都可以替换 ImageCache的工作，这很好的反应了里氏替换原则，并且能够保证行为的正确性。ImageCache 建立了获取缓存图片、保存缓存图片的接口规范，MemoryCache 等根据接口规范实现了相应的功能，用户只需要在使用时指定具体的缓存对象就可以动态地替换 ImageCache 中的缓存策略。这就使得 ImageLoader 有了无限的可能性，也就是保证了可扩展性。

让项目拥有变化的能力——依赖倒置原则

依赖倒置原则英文全称是 Dependence Inversion Principle，缩写是 DIP。DIP的几个关键点：
1、高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖其抽象；
2、抽象不应该依赖细节；
3、细节应该依赖抽象。
在 Java 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。依赖倒置原则在 Java 语言中的表现就是：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发生的。

更高的灵活性——接口隔离原则

接口隔离原则英文全称是 Interface Segregation Principles，缩写是 ISP。ISP的定义是：客户端不应该依赖它不需要的接口。另一种定义是：类间的依赖关系应该建立在最小的接口上。

总结以上的5点原则就是单一职责、开闭原则、里氏替换、接口隔离以及依赖倒置，这5大原则被称为SOLID。

更好的可扩展性——迪米特原则

定义：一个对象应该对其他对象有最少的了解。通俗地讲，一个类应该对自己需要耦合或调用的类知道得最少，类的内部如何实现与调用者或者依赖者没关系，调用者或者依赖者只需要知道它需要的方法即可，其它可一概不用管。类与类之间的关系越密切，耦合度越大，当一个类发生改变时，对另一个类的影响也越大。