设计模式之美 - 03 | 面向对象、设计原则、设计模式、编程规范、重构，这五者有何关系？

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在上一节课中，我们讲到，要具备编写高质量代码的能力，你需要学习一些编程方法论，其中就包含面向对象（我们可以把它看成一种设计思想）、设计原则、设计模式、编程规范、重构技巧等。而我们整个专栏的内容也是围绕着这几块展开讲解的。所以，今天我就先来简单介绍一下这几个概念，并且说一说它们之间的联系。

今天的内容相当于专栏的一个教学大纲，或者说学习框架。它能让你对整个专栏所涉及的知识点，有一个全局性的了解，能帮你将后面零散的知识更系统地组织在大脑里。话不多说，我们就一块来看一下，接下来的这 8 个月我们到底要学习哪些内容吧！

面向对象

现在，主流的编程范式或者是编程风格有三种，它们分别是面向过程、面向对象和函数式编程。面向对象这种编程风格又是这其中最主流的。现在比较流行的编程语言大部分都是面向对象编程语言。大部分项目也都是基于面向对象编程风格开发的。面向对象编程因为其具有丰富的特性（封装、抽象、继承、多态），可以实现很多复杂的设计思路，是很多设计原则、设计模式编码实现的基础。

所以，在专栏的最开始，我们会详细地讲解面向对象编程的相关的知识，为学习后面的内容做铺垫。对于这部分内容，你需要掌握下面这 7 个大的知识点。

• 面向对象的四大特性：封装、抽象、继承、多态
• 面向对象编程与面向过程编程的区别和联系
• 面向对象分析、面向对象设计、面向对象编程
• 接口和抽象类的区别以及各自的应用场景
• 基于接口而非实现编程的设计思想
• 多用组合少用继承的设计思想
• 面向过程的贫血模型和面向对象的充血模型

设计原则

设计原则是指导我们代码设计的一些经验总结。设计原则这块儿的知识有一个非常大的特点，那就是这些原则听起来都比较抽象，定义描述都比较模糊，不同的人会有不同的解读。所以，如果单纯地去记忆定义，对于编程、设计能力的提高，意义并不大。对于每一种设计原则，我们需要掌握它的设计初衷，能解决哪些编程问题，有哪些应用场景。只有这样，我们才能在项目中灵活恰当地应用这些原则。

对于这一部分内容，你需要透彻理解并且掌握，如何应用下面这样几个常用的设计原
则。

• SOLID 原则 -SRP 单一职责原则
• SOLID 原则 -OCP 开闭原则
• SOLID 原则 -LSP 里式替换原则
• SOLID 原则 -ISP 接口隔离原则
• SOLID 原则 -DIP 依赖倒置原则
• DRY 原则、KISS 原则、YAGNI 原则、LOD 法则

设计模式

设计模式是针对软件开发中经常遇到的一些设计问题，总结出来的一套解决方案或者设计思路。大部分设计模式要解决的都是代码的可扩展性问题。设计模式相对于设计原则来说，没有那么抽象，而且大部分都不难理解，代码实现也并不复杂。这一块的学习难点是了解它们都能解决哪些问题，掌握典型的应用场景，并且懂得不过度应用。

经典的设计模式有 23 种。随着编程语言的演进，一些设计模式（比如 Singleton）也随之过时，甚至成了反模式，一些则被内置在编程语言中（比如 Iterator），另外还有一些新的模式诞生（比如 Monostate）。

在专栏中，我们会重点讲解 23 种经典的设计模式。它们又可以分为三大类：创建型、结构型、行为型。对于这 23 种设计模式的学习，我们要有侧重点，因为有些模式是比较常用的，有些模式是很少被用到的。对于常用的设计模式，我们要花多点时间理解掌握。对于不常用的设计模式，我们只需要稍微了解即可。

按照类型和是否常用，对专栏中讲到的这些设计模式，进行了简单的分类，具体如下所示。

1. 创建型
常用的有：单例模式、工厂模式（工厂方法和抽象工厂）、建造者模式。

不常用的有：原型模式。

2. 结构型
常用的有：代理模式、桥接模式、装饰者模式、适配器模式。

不常用的有：门面模式、组合模式、享元模式。

3. 行为型
常用的有：观察者模式、模板模式、策略模式、职责链模式、迭代器模式、状态模式。

不常用的有：访问者模式、备忘录模式、命令模式、解释器模式、中介模式。

编程规范

编程规范主要解决的是代码的可读性问题。编码规范相对于设计原则、设计模式，更加具体、更加偏重代码细节。即便你可能对设计原则不熟悉、对设计模式不了解，但你最起码要掌握基本的编码规范，比如，如何给变量、类、函数命名，如何写代码注释，函数不宜过长、参数不能过多等等。

对于编码规范，考虑到很多书籍已经讲得很好了（比如《重构》《代码大全》《代码整洁之道》等）。而且，每条编码规范都非常简单、非常明确，比较偏向于记忆，你只要照着来做可以。它不像设计原则，需要融入很多个人的理解和思考。所以，在这个专栏中，我并没有花太多的篇幅来讲解所有的编码规范，而是总结了我认为的最能改善代码质量的 20 条规范。如果你暂时没有时间去看那些经典的书籍，看这些就够了。

除此之外，专栏并没有将编码规范单独作为一个模块来讲解，而是跟重构放到了一起。之所以这样做，那是因为我把重构分为大重构和小重构两种类型，而小重构利用的知识基本上就是编码规范。

除了编码规范，我们还会介绍一些代码的坏味道，让你知道什么样的代码是不符合规范的，应该如何优化。参照编码规范，你可以写出可读性好的代码；参照代码的坏味道，你可以找出代码存在的可读性问题。

代码重构

在软件开发中，只要软件在不停地迭代，就没有一劳永逸的设计。随着需求的变化，代码的不停堆砌，原有的设计必定会存在这样那样的问题。针对这些问题，我们就需要进行代码重构。重构是软件开发中非常重要的一个环节。持续重构是保持代码质量不下降的有效手段，能有效避免代码腐化到无可救药的地步。

而重构的工具就是我们前面罗列的那些面向对象设计思想、设计原则、设计模式、编码规范。实际上，设计思想、设计原则、设计模式一个最重要的应用场景就是在重构的时候。我们前面讲过，虽然使用设计模式可以提高代码的可扩展性，但过度不恰当地使用，也会增加代码的复杂度，影响代码的可读性。在开发初期，除非特别必须，我们一定不要过度设计，应用复杂的设计模式。而是当代码出现问题的时候，我们再针对问题，应用原则和模式进行重构。这样就能有效避免前期的过度设计。

对于重构这部分内容，你需要掌握以下几个知识点：

• 重构的目的（why）、对象（what）、时机（when）、方法（how）；
• 保证重构不出错的技术手段：单元测试和代码的可测试性；
• 两种不同规模的重构：大重构（大规模高层次）和小重构（小规模低层次）。

希望你学完这部分内容之后，不仅仅是掌握一些重构技巧、套路，更重要的是建立持续重构意识，把重构当作开发的一部分，融入到日常的开发中。

五者之间的联系

关于面向对象、设计原则、设计模式、编程规范和代码重构，这五者的关系我们前面稍微提到了一些，我这里再总结梳理一下。

• 面向对象编程因为其具有丰富的特性（封装、抽象、继承、多态），可以实现很多复杂的设计思路，是很多设计原则、设计模式等编码实现的基础。

• 设计原则是指导我们代码设计的一些经验总结，对于某些场景下，是否应该应用某种设计模式，具有指导意义。比如，“开闭原则”是很多设计模式（策略、模板等）的指导原则。

• 设计模式是针对软件开发中经常遇到的一些设计问题，总结出来的一套解决方案或者设计思路。应用设计模式的主要目的是提高代码的可扩展性。从抽象程度上来讲，设计原则比设计模式更抽象。设计模式更加具体、更加可执行。

• 编程规范主要解决的是代码的可读性问题。编码规范相对于设计原则、设计模式，更加具体、更加偏重代码细节、更加能落地。持续的小重构依赖的理论基础主要就是编程规范。

• 重构作为保持代码质量不下降的有效手段，利用的就是面向对象、设计原则、设计模式、编码规范这些理论。

实际上，面向对象、设计原则、设计模式、编程规范、代码重构，这五者都是保持或者提高代码质量的方法论，本质上都是服务于编写高质量代码这一件事的。当我们追本逐源，看清这个本质之后，很多事情怎么做就清楚了，很多选择怎么选也清楚了。比如，在某个场景下，该不该用这个设计模式，那就看能不能提高代码的可扩展性；要不要重构，那就看重代码是否存在可读、可维护问题等。

重点回顾

今天的内容到此就讲完了。画了一张图，总结了专栏中所涉及的知识点。在学习后面的课程的时候，你可以经常翻出来看一下，建立全局意识，不至于迷失在零碎的知识点中。

课堂讨论

今天课堂讨论的话题有两个。

1. 在今天讲到的内容中，你觉得哪一部分内容对提高代码质量最有效？为什么？除了我罗列的这些内容之外，你还知道哪些可以提高代码质量的方法？

2. 我们知道，最经典的设计模式书籍是 GoF 的《设计模式》，它的中文全称是《设计模式：可复用面向对象软件的基础》，英文全称是“Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software”。为什么它在标题中会特意提到“面向对象”呢？