设计模式—— 五：迪米特原则

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什么是迪米特原则?

迪米特法则来自于1987年美国东北大学(Northeastern University)一个名为“Demeter”的研究项目。迪米特法则又称为最少知识原则(LeastKnowledge Principle, LKP)，其定义如下：

迪米特法则(Law of Demeter, LoD)：一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用。

如果一个系统符合迪米特法则，那么当其中某一个模块发生修改时，就会尽量少地影响其他模块，扩展会相对容易，这是对软件实体之间通信的限制，迪米特法则要求限制软件实体之间通信的宽度和深度。迪米特法则可降低系统的耦合度，使类与类之间保持松散的耦合关系。

迪米特法则的含义

迪米特法则对类的低耦合提出了明确的要求，其包含以下4层含义:

1. 只和朋友交流

迪米特法则还有一个英文解释是：Only talk to your immediate friends（只与直接的朋友通信。）什么叫做直接的朋友呢？每个对象都必然会与其他对象有耦合关系，两个对象之间的 耦合就成为朋友关系，这种关系的类型有很多，例如组合、聚合、依赖等。

以老师要求体育委员清点全班女生为例：

不遵循迪米特法则的定义

5-1：老师要求清点女生类图

老师类:

public class Teacher { 
  //老师对学生发布命令，清一下女生 
  public void commond(GroupLeader groupLeader){ 
    List listGirls = new ArrayList(); //初始化女生 
    for(int i=0;i<20;i++){ 
       listGirls.add(new Girl());
    }  
  //告诉体育委员开始执行清查任务
   groupLeader.countGirls(listGirls); 
   } 
}

体育委员类:

public class GroupLeader { 
  //清查女生数量 
  public void countGirls(List listGirls){ 
    System.out.println("女生数量是："+listGirls.size()); 
  } 

}

女生类:

public class Girl { 
}

场景类:

public class Client { 
   public static void main(String[] args) { 
     Teacher teacher= new Teacher(); 
     //老师发布命令 
     teacher.commond(new GroupLeader()); 
   } 
}

运行结果：

女生数量是：20

体育委员按照老师的要求对女生进行了清点，并得出了数量。这个程序有什么问题，首先确定Teacher类有几个朋友类，它仅有一个朋友类—— GroupLeader。为什么Girl不是朋友类呢？Teacher也对它产生了依赖关系呀！朋友类的定义是 这样的：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，而Girl这个类就是出现在commond方法体内，因此不属于Teacher类的 朋友类。迪米特法则告诉我们一个类只和朋友类交流，但是刚刚定义的commond方法却 与Girl类有了交流，声明了一个List 动态数组，也就是与一个陌生的类Girl有了交流， 这样就破坏了Teacher的健壮性。方法是类的一个行为，类竟然不知道自己的行为与其他类 产生依赖关系，这是不允许的，严重违反了迪米特法则。

遵循迪米特法则的定义

现在根据迪米特法则进行改造，去掉Teacher对Girl类的依赖关系。

5-2：修改后的老师要求清点女生类图

修改后的老师类:

public class Teacher { 
  //老师对学生发布命令，清一下女生 
  public void commond(GroupLeader groupLeader){ 
  //告诉体育委员开始执行清查任务 
  groupLeader.countGirls(); 
  } 
}

修改后的体育委员类：

public class GroupLeader { 
  private List listGirls; //传递全班的女生进来 
  public GroupLeader(List _listGirls){ 
    this.listGirls = _listGirls; 
  }
  //清查女生数量 
  public void countGirls(){ 
    System.out.println("女生数量是："+this.listGirls.size()); 
  } 

}

修改后的场景类：

public class Client { 
  public static void main(String[] args) { 
    //产生一个女生群体 
    List listGirls = new ArrayList(); 
    //初始化女生 
    for(int i=0;i<20;i++){ 
      listGirls.add(new Girl()); 
    }
    Teacher teacher= new Teacher(); 
    //老师发布命令 
    teacher.commond(new GroupLeader(listGirls)); 
  } 
}

把Teacher中对List 的初始化移动到了场景类中，同时在GroupLeader中增加了对Girl的注入，避开了Teacher类对陌生类Girl的访问，降低了系统间的耦合，提高了系统的健壮性。

2. 朋友间也是有距离的

朋友类之间可以交流，但也不能无话不谈。

以安装软件为例：第一步是确认是否安装，第二步确认 License，再然后选择安装目录……这是一个典型的顺序执行动作，具体到程序中就是：调用 一个或多个类，先执行第一个方法，然后是第二个方法，根据返回结果再来看是否可以调用 第三个方法，或者第四个方法。

不遵循迪米特原则的设计

5-3：软件安装过程类图

导向类:
定义步骤方法。

public class Wizard {
  private Random rand = new Random(System.currentTimeMillis()); 
  //第一步 
  public int first(){ 
    System.out.println("执行第一个方法..."); 
    return rand.nextInt(100); 
  }
 
  //第二步 
  public int second(){ 
    System.out.println("执行第二个方法..."); 
    return rand.nextInt(100); 
  }

  //第三个方法 
  public int third(){ 
    System.out.println("执行第三个方法..."); 
    return rand.nextInt(100); 
  } 

}

软件安装InstallSoftware类:

public class InstallSoftware { 
  public void installWizard(Wizard wizard){ 
    int first = wizard.first(); 
    //根据first返回的结果，看是否需要执行second 
    if(first>50){ 
      int second = wizard.second(); 
      if(second>50){ 
        int third = wizard.third(); 
        if(third >50){ 
          wizard.first(); 
        } 
      } 
     } 
    
    } 
}

场景类:

public class Client { 
  public static void main(String[] args) { 
   InstallSoftware invoker = new InstallSoftware();
   invoker.installWizard(new Wizard()); 
  } 

}

这个程序有什么问题呢？

Wizard类把太多的方法暴露给InstallSoftware类，两者的朋友关系太亲密了，耦合关系变得异 常牢固。如果要将Wizard类中的first方法返回值的类型由int改为boolean，就需要修改 InstallSoftware类，从而把修改变更的风险扩散开了。因此，这样的耦合是极度不合适的。

遵循迪米特原则的设计

5-4：重构后的软件安装过程类图

修改后的导向类：
在Wizard类中增加一个installWizard方法，对安装过程进行封装，同时把原有的三个 public方法修改为private方法。将三个步骤的访问权限修改为private，同时把InstallSoftware中的方法installWizad移动到 Wizard方法中。通过这样的重构后，Wizard类就只对外公布了一个public方法，即使要修改 first方法的返回值，影响的也仅仅只是Wizard本身，其他类不受影响，这显示了类的高内聚特性。

public class Wizard {
  private Random rand = new Random(System.currentTimeMillis()); 
  //第一步 
  private int first(){ 
    System.out.println("执行第一个方法..."); 
    return rand.nextInt(100); 
  }

 //第二步 
 private int second(){ 
   System.out.println("执行第二个方法..."); 
   return rand.nextInt(100); 
  }
  
   //第三个方法
  private int third(){ 
    System.out.println("执行第三个方法...");
    return rand.nextInt(100); 
  }

  //软件安装过程 
  public void installWizard(){ 
    int first = this.first(); //根据first返回的结果，看是否需要执行second
    if(first>50){ 
      int second = this.second(); 
      if(second>50){ 
        int third = this.third(); 
        if(third >50){ 
          this.first(); 
        } 
      } 
    } 
  } 

}

修改后的InstallSoftware类：

public class InstallSoftware { 
  public void installWizard(Wizard wizard){ 
    //直接调用 
    wizard.installWizard(); 
  } 
}

一个类公开的public属性或方法越多，修改时涉及的面也就越大，变更引起的风险扩散 也就越大。因此，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（包类型，在类、方法、变量前 不加访问权限，则默认为包类型）、protected等访问权限，是否可以加上final关键字等。

3. 是自己的就是自己的

在实际应用中经常会出现这样一个方法：放在本类中也可以，放在其他类中也没有错， 那么就应该坚持这样一个原则：如果一个方法放在本类中，既不增加类间关 系，也对本类不产生负面影响，那就放置在本类中。

4. 谨慎使用Serializable

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⇐⇐ 设计模式—— 四：接口隔离原则

参考：

【1】：《设计模式之禅》
【2】：面向对象设计原则之迪米特法则
【3】：《大话设计模式》
【4】：白话设计——浅谈迪米特法则