1) 软件工程中,设计模式(design pattern)是对软件设计中普遍存在(反复出现)的各种问题,所提出的解决方案。这个术语是由埃里希·伽玛(Erich Gamma)等人在 1990 年代从建筑设计领域引入到计算机科学的
2) 大厦 VS 简易房
3) 拿实际工作经历来说, 当一个项目开发完后,如果客户提出增新功能,怎么办?。(可扩展性,使用设计模式,软件具有很好的扩展性)
4) 如果项目开发完后,原来程序员离职,你接手维护该项目怎么办? (维护性[可读性、规范性])
5) 目前程序员门槛越来越高,一线 IT 公司(大厂),都会问你在实际项目中使用过什么设计模式,怎样使用的,解决了什么问题。
6) **设计模式在软件中哪里?**面向对象(oo)=>功能模块[设计模式+算法(数据结构)]=>框架[使用到多种设计模式]=>架构 [服务器集群]
7) 如果想成为合格软件工程师,那就花时间来研究下设计模式是非常必要的
编写软件过程中,程序员面临着来自 耦合性,内聚性以及可维护性,可扩展性,重用性,灵活性 等多方面的
挑战,设计模式是为了让程序(软件),具有更好
分享金句:
设计模式原则,其实就是程序员在编程时,应当遵守的原则,也是各种==设计模式的基础==(即:设计模式为什么这样设计的依据)
设计模式常用的七大原则有:
单一职责原则
接口隔离原则
依赖倒转(倒置)原则
里氏替换原则
开闭原则
迪米特法则
合成复用原则
对类来说的,即一个类应该只负责一项职责。如类 A 负责两个不同职责:职责 1,职责 2。当职责 1 需求变更
而改变 A 时,可能造成职责 2 执行错误,所以需要将类 A 的粒度分解为 A1,A2
以交通工具案例讲解
1) 方案 1 [分析说明]
public class SingleResponsibility1 {
public static void main(String[] args) {
Vehicle vehicle = new Vehicle();
vehicle.run("摩托车");
vehicle.run("汽车");
vehicle.run("飞机");
}
}
//交通工具类
//1.在方式1的run方法中,违法了单一职责原则
//2.解决的解决的方案非常简单,根据交通工具运行方法不同,分解成不同类即可.
class Vehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "在公路上运行...");
}
}
2) 方案 2 [分析说明]
public class SingleResponsibility2 {
public static void main(String[] args) {
RoadVehicle roadVehicle = new RoadVehicle();
roadVehicle.run("摩托车");
roadVehicle.run("汽车");
AirVehicle airVehicle = new AirVehicle();
airVehicle.run("飞机");
WaterVehicle waterVehicle = new WaterVehicle();
waterVehicle.run("轮船");
}
}
//方案2的分析
//1.遵守单一职责原则
//2.但是这样做的改动很大,即将类分解,同时修改客户端
//3.改进:直接修改Vehicle类,改动的代码会比较少==>方案三
class RoadVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "在公路运行...");
}
}
class AirVehicle{
public void run(String vehicle){
System.out.println(vehicle + "在天空运行...");
}
}
class WaterVehicle{
public void run(String vehicle){
System.out.println(vehicle + "在水中运行...");
}
}
3) 方案 3 [分析说明]
public class SingleResponsibility3 {
public static void main(String[] args) {
Vehicle2 vehicle2 = new Vehicle2();
vehicle2.runRoad("摩托车");
vehicle2.runAir("飞机");
vehicle2.runWater("轮船");
}
}
//方案三
//1.这种修改方法没有对原来的类做大的修改,只是增加方法
//2.这里虽然没有在类这个级别上遵守单一职责原则,但是在方法级别上,仍然是遵守单一职责
class Vehicle2 {
public void runRoad(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "在公路上运行...");
}
public void runAir(String vehicle){
System.out.println(vehicle+"在天空运行...");
}
public void runWater(String vehicle){
System.out.println(vehicle+"在水中行...");
}
}
1) 降低类的复杂度,一个类只负责一项职责。
2) 提高类的可读性,可维护性
3) 降低变更引起的风险
4) 通常情况下,我们应当遵守单一职责原则,只有逻辑足够简单,才可以在代码级违反单一职责原则;只有类中方法数量足够少,可以在方法级别保持单一职责原则
1) 客户端不应该依赖它不需要的接口,即**一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上**
2) 先看一张图:
3) 类 A 通过接口 Interface1 依赖类 B,类 C 通过接口 Interface1 依赖类 D,如果接口 Interface1 对于类 A 和类 C来说不是最小接口,那么类 B 和类 D 必须去实现他们不需要的方法。
4) 按隔离原则应当这样处理:将接口 Interface1 拆分为独立的几个接口(这里我们拆分成 3 个接口),类 A 和类 C 分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则
1) 类 A 通过接口 Interface1 依赖类 B,类 C 通过接口 Interface1 依赖类 D,请编写代码完成此应用实例。
2)没有使用接口隔离原则代码
/**
* @author lxy
* @version 1.0
* @Description
* @date 2022/3/18 22:37
*/
public class segregation1 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
a.depend1(new B());//A类通过接口去依赖B
a.depend2(new B());
a.depend3(new B());
C c = new C();
c.depend1(new D());//C类通过接口去依赖D类
c.depend4(new D());
c.depend5(new D());
}
}
//接口
interface Interface1{
void operation1();
void operation2();
void operation3();
void operation4();
void operation5();
}
class B implements Interface1{
@Override
public void operation1() {
System.out.println("B 实现了 operation1");
}
@Override
public void operation2() {
System.out.println("B 实现了 operation2");
}
@Override
public void operation3() {
System.out.println("B 实现了 operation3");
}
@Override
public void operation4() {
System.out.println("B 实现了 operation4");
}
@Override
public void operation5() {
System.out.println("B 实现了 operation5");
}
}
class D implements Interface1{
@Override
public void operation1() {
System.out.println("D 实现了 operation1");
}
@Override
public void operation2() {
System.out.println("D 实现了 operation2");
}
@Override
public void operation3() {
System.out.println("D 实现了 operation3");
}
@Override
public void operation4() {
System.out.println("D 实现了 operation4");
}
@Override
public void operation5() {
System.out.println("D 实现了 operation5");
}
}
//A类通过接口Interface1(使用接口方法) 依赖(使用)B类,但是只会用到1,2,3方法
class A{
public void depend1(Interface1 i){
i.operation1();
}
public void depend2(Interface1 i){
i.operation2();
}
public void depend3(Interface1 i){
i.operation3();
}
}
//C类通过接口Interface1 依赖(使用)D类,但是只会用到1,4,5方法
class C{
public void depend1(Interface1 i){
i.operation1();
}
public void depend4(Interface1 i){
i.operation4();
}
public void depend5(Interface1 i){
i.operation5();
}
}
1) 类 A 通过接口 Interface1 依赖类 B,类 C 通过接口 Interface1 依赖类 D,如果接口 Interface1 对于类 A 和类 C来说不是最小接口,那么类 B 和类 D 必须去实现他们不需要的方法
2) 将接口 Interface1 拆分为独立的几个接口,类 A 和类 C 分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则
3) 接口 Interface1 中出现的方法,根据实际情况拆分为三个接口
4) 代码实现
package com.rg.principle.segregation;
/**
* @author lxy
* @version 1.0
* @Description
* @date 2022/3/18 22:37
*/
public class segregation2 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
a.depend1(new B());//A类通过接口去依赖B
a.depend2(new B());
a.depend3(new B());
C c = new C();
c.depend1(new D());//C类通过接口去依赖D类
c.depend4(new D());
c.depend5(new D());
}
}
//接口
interface Interface1{
void operation1();
}
interface Interface2{
void operation2();
void operation3();
}
interface Interface3{
void operation4();
void operation5();
}
class B implements Interface1,Interface2{
@Override
public void operation1() {
System.out.println("B 实现了 operation1");
}
@Override
public void operation2() {
System.out.println("B 实现了 operation2");
}
@Override
public void operation3() {
System.out.println("B 实现了 operation3");
}
}
class D implements Interface1,Interface3{
@Override
public void operation1() {
System.out.println("D 实现了 operation1");
}
@Override
public void operation4() {
System.out.println("D 实现了 operation4");
}
@Override
public void operation5() {
System.out.println("D 实现了 operation5");
}
}
//A类通过接口Interface1,Interface2(使用接口方法) 依赖(使用)B类,但是只会用到1,2,3方法
class A{
public void depend1(Interface1 i){
i.operation1();
}
public void depend2(Interface2 i){
i.operation2();
}
public void depend3(Interface2 i){
i.operation3();
}
}
//C类通过接口Interface1,Interface4 依赖(使用)D类,但是只会用到1,4,5方法
class C{
public void depend1(Interface1 i){
i.operation1();
}
public void depend4(Interface3 i){
i.operation4();
}
public void depend5(Interface3 i){
i.operation5();
}
}
依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)是指:
请编程完成 Person 接收消息 的功能。
1) 实现方案 1 + 分析说明
package com.rg.principle.inversion;
public class DependecyInversion {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
}
}
class Email {
public String getInfo() {
return "电子邮件信息: hello,world";
}
}
//完成Person接收消息的功能
//方式1分析
//1. 简单,比较容易想到
//2. 如果我们获取的对象是 微信,短信等等,则新增类,同时Person也要增加相应的接收方法
//3. 解决思路:引入一个抽象的接口IReceiver, 表示接收者, 这样Person类与接口IReceiver发生依赖
// 因为Email, WeiXin 等等属于接收的范围,他们各自实现IReceiver 接口就ok, 这样我们就符号依赖倒转原则
class Person {
public void receive(Email email ) {
System.out.println(email.getInfo());
}
}
2) 实现方案 2(依赖倒转) + 分析说明
package com.rg.principle.inversion.improve;
public class DependecyInversion {
public static void main(String[] args) {
//客户端无需改变
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
person.receive(new WeiXin());
}
}
//定义接口
interface IReceiver {
public String getInfo();
}
class Email implements IReceiver {
public String getInfo() {
return "电子邮件信息: hello,world";
}
}
//增加微信
class WeiXin implements IReceiver {
public String getInfo() {
return "微信信息: hello,ok";
}
}
//方式2
class Person {
//这里我们是对接口的依赖
public void receive(IReceiver receiver ) {
System.out.println(receiver.getInfo());
}
}
接口传递
构造方法传递
setter 方式传递
应用案例代码
package com.rg.principle.inversion.improve;
public class DependencyPass {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
// ChangHong changHong = new ChangHong();
// OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
// openAndClose.open(changHong);
// 通过构造器进行依赖传递
// ChangHong changHong = new ChangHong();
// OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose(changHong);
// openAndClose.open();
// 通过setter方法进行依赖传递
ChangHong changHong = new ChangHong();
OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
openAndClose.setTv(changHong);
openAndClose.open();
}
}
// 方式1: 通过接口传递实现依赖
// 开关的接口
//interface IOpenAndClose {
// public void open(ITV tv); // 抽象方法,接收接口
//}
//
//interface ITV { // ITV接口
// public void play();
//}
//
//class ChangHong implements ITV {
//
// @Override
// public void play() {
// // TODO Auto-generated method stub
// System.out.println("长虹电视机,打开");
// }
//
//}
//
实现接口
//class OpenAndClose implements IOpenAndClose {
// public void open(ITV tv) {
// tv.play();
// }
//}
// 方式2: 通过构造方法依赖传递
//interface IOpenAndClose {
// public void open(); // 抽象方法
//}
//
//interface ITV { // ITV接口
// public void play();
//}
//
//class ChangHong implements ITV {
//
// @Override
// public void play() {
// // TODO Auto-generated method stub
// System.out.println("长虹电视机,打开");
// }
//
//}
//
//class OpenAndClose implements IOpenAndClose {
// public ITV tv; // 成员
//
// public OpenAndClose(ITV tv) { // 构造器
// this.tv = tv;
// }
//
// public void open() {
// this.tv.play();
// }
//}
// 方式3 , 通过setter方法传递
interface IOpenAndClose {
public void open(); // 抽象方法
public void setTv(ITV tv);
}
interface ITV { // ITV接口
public void play();
}
class OpenAndClose implements IOpenAndClose {
private ITV tv;
public void setTv(ITV tv) {
this.tv = tv;
}
public void open() {
this.tv.play();
}
}
class ChangHong implements ITV {
@Override
public void play() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("长虹电视机,打开");
}
}
先看个程序,思考下问题和解决思路
package com.rg.principle.liskov;
public class Liskov {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
A a = new A();
System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3));
System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8));
System.out.println("-----------------------");
B b = new B();
System.out.println("11-3=" + b.func1(11, 3));//这里本意是求出11-3
System.out.println("1-8=" + b.func1(1, 8));// 1-8
System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));
}
}
// A类
class A {
// 返回两个数的差
public int func1(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
// B类继承了A
// 增加了一个新功能:完成两个数相加,然后和9求和
class B extends A {
//这里,重写了A类的方法, 可能是无意识
public int func1(int a, int b) {
return a + b;
}
public int func2(int a, int b) {
return func1(a, b) + 9;
}
}
1)我们发现原来运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类 B 无意中重写了父类的方法,造成原有功能出现错误。在实际编程中,我们常常会通过重写父类的方法完成新的功能,这样写起来虽然简单,但整个继承体系的复用性会比较差。特别是运行多态比较频繁的时候
2)通用的做法是:原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类,原有的继承关系去掉,采用依赖、聚合、组合等关系代替
3)改进方案
package com.rg.principle.liskov.imporve;
public class Liskov {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
A a = new A();
System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3));
System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8));
System.out.println("-----------------------");
B b = new B();
//因为B类不再继承A类,因此调用者,不会再func1是求减法
//调用完成的功能就会很明确
System.out.println("11+3=" + b.func1(11, 3));//这里本意是求出11+3
System.out.println("1+8=" + b.func1(1, 8));// 1+8
System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));
//使用组合仍然可以使用到A类相关方法
System.out.println("11-3=" + b.func3(11, 3));// 这里本意是求出11-3
}
}
//创建一个更加基础的基类
class Base {
//把更加基础的方法和成员写到Base类
}
// A类
class A extends Base {
// 返回两个数的差
public int func1(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
// B类继承了A
// 增加了一个新功能:完成两个数相加,然后和9求和
class B extends Base {
//如果B需要使用A类的方法,使用组合关系
private A a = new A();
public int func1(int a, int b) {
return a + b;
}
public int func2(int a, int b) {
return func1(a, b) + 9;
}
//我们仍然想使用A的方法
public int func3(int a, int b) {
return this.a.func1(a, b);
}
}
一个画图形的功能,类图设计如下:
package com.rg.principle.ocp;
public class Ocp {
public static void main(String[] args) {
//使用看看存在的问题
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
graphicEditor.drawShape(new Triangle());
}
}
//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {
//接收Shape对象,然后根据type,来绘制不同的图形
public void drawShape(Shape s) {
if (s.m_type == 1)
drawRectangle(s);
else if (s.m_type == 2)
drawCircle(s);
else if (s.m_type == 3)
drawTriangle(s);
}
//绘制矩形
public void drawRectangle(Shape r) {
System.out.println(" 绘制矩形 ");
}
//绘制圆形
public void drawCircle(Shape r) {
System.out.println(" 绘制圆形 ");
}
//绘制三角形
public void drawTriangle(Shape r) {
System.out.println(" 绘制三角形 ");
}
}
//Shape类,基类
class Shape {
int m_type;
}
class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}
}
class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
}
//新增画三角形
class Triangle extends Shape {
Triangle() {
super.m_type = 3;
}
}
思路: 把创建 Shape 类做成抽象类,并提供一个抽象的 draw 方法,让子类去实现即可, 这样我们有新的图形种类时,只需要让新的图形类继承 Shape,并实现 draw 方法即可,使用方的代码就不需要修改,满足了开闭原则
改进后的代码:
package com.rg.principle.ocp.improve;
public class Ocp {
public static void main(String[] args) {
//使用看看存在的问题
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
graphicEditor.drawShape(new Triangle());
graphicEditor.drawShape(new OtherGraphic());
}
}
//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {
//接收Shape对象,调用draw方法
public void drawShape(Shape s) {
s.draw();
}
}
//Shape类,基类
abstract class Shape {
int m_type;
public abstract void draw();//抽象方法
}
class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 绘制矩形 ");
}
}
class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 绘制圆形 ");
}
}
//新增画三角形
class Triangle extends Shape {
Triangle() {
super.m_type = 3;
}
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 绘制三角形 ");
}
}
//新增一个图形
class OtherGraphic extends Shape {
OtherGraphic() {
super.m_type = 4;
}
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 绘制其它图形 ");
}
}
1)有一个学校,下属有各个学院和总部,现要求打印出学校总部员工 ID 和学院员工的 id
2)编程实现上面的功能,看代码演示
package com.rg.principle.demeter;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
//客户端
public class Demeter1 {
public static void main(String[] args) {
//创建了一个 SchoolManager 对象
SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();
//输出学院的员工id 和 学校总部的员工信息
schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());
}
}
//学校总部员工类
class Employee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//学院的员工类
class CollegeEmployee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//管理学院员工的管理类
class CollegeManager {
//返回学院的所有员工
public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {
List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();
for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了10个员工到 list
CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
emp.setId("学院员工id= " + i);
list.add(emp);
}
return list;
}
}
//学校管理类
//分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager
//CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类,这样违背了 迪米特法则
class SchoolManager {
//返回学校总部的员工
public List<Employee> getAllEmployee() {
List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
for (int i = 0; i < 5; i++) { //这里我们增加了5个员工到 list
Employee emp = new Employee();
emp.setId("学校总部员工id= " + i);
list.add(emp);
}
return list;
}
//该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id)
void printAllEmployee(CollegeManager sub) {
//分析问题
//1. 这里的 CollegeEmployee 不是 SchoolManager的直接朋友
//2. CollegeEmployee 是以局部变量方式出现在 SchoolManager
//3. 违反了 迪米特法则
//获取到学院员工
List<CollegeEmployee> list1 = sub.getAllEmployee();
System.out.println("------------学院员工------------");
for (CollegeEmployee e : list1) {
System.out.println(e.getId());
}
//获取到学校总部员工
List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
System.out.println("------------学校总部员工------------");
for (Employee e : list2) {
System.out.println(e.getId());
}
}
}
package com.rg.principle.demeter.improve;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
//客户端
public class Demeter1 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("~~~使用迪米特法则的改进~~~");
//创建了一个 SchoolManager 对象
SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();
//输出学院的员工id 和 学校总部的员工信息
schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());
}
}
//学校总部员工类
class Employee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//学院的员工类
class CollegeEmployee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//管理学院员工的管理类
class CollegeManager {
//返回学院的所有员工
public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {
List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();
for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了10个员工到 list
CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
emp.setId("学院员工id= " + i);
list.add(emp);
}
return list;
}
//输出学院员工的信息
public void printEmployee() {
//获取到学院员工
List<CollegeEmployee> list1 = getAllEmployee();
System.out.println("------------学院员工------------");
for (CollegeEmployee e : list1) {
System.out.println(e.getId());
}
}
}
//学校管理类
//分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager
//CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类,这样违背了 迪米特法则
class SchoolManager {
//返回学校总部的员工
public List<Employee> getAllEmployee() {
List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
for (int i = 0; i < 5; i++) { //这里我们增加了5个员工到 list
Employee emp = new Employee();
emp.setId("学校总部员工id= " + i);
list.add(emp);
}
return list;
}
//该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id)
void printAllEmployee(CollegeManager sub) {
//分析问题
//1. 将输出学院的员工方法,封装到CollegeManager
sub.printEmployee();
//获取到学校总部员工
List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
System.out.println("------------学校总部员工------------");
for (Employee e : list2) {
System.out.println(e.getId());
}
}
}
原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承
如果有收获!!! 希望老铁们来个三连,点赞、收藏、转发。
创作不易,别忘点个赞,可以让更多的人看到这篇文章,顺便鼓励我写出更好的博客