设计模式（一）——设计模式的七大原则

 

目录

一、引子

1.1 设计模式常用的七大原则有:

1.2 几个经典的设计模式面试题

1.2.1 金融借贷平台项目——状态模式

1.2.2 解释器设计模式

1.2.3 单例设计模式

二、七大设计原则介绍

2.1 设计模式的目的

2.2 设计模式常用的七大原则有:

2.3 单一职责原则

2.3.1 单一职责原则注意事项和细节

2.4 接口隔离原则

2.4.1 按隔离原则应当这样处理:

2.5 依赖倒转原则

2.5.1 依赖关系传递的三种方式和应用案例

2.5.2 依赖倒转原则的注意细节

2.6 里氏替换原则

2.6.1 背景——OO中的继承性的思考和说明

2.6.2 里氏替换原则

2.6.3 实际例子

2.7 开闭原则

2.7.1 基本概念

2.7.2 例子

2.7.3 改进思路分析

2.8 迪米特法则

2.8.1 基本概念

2.8.2 迪米特法则注意事项和细节

2.9 合成复用原则

2.9.1 基本介绍

2.9.2 例子

2.9.3 设计原则的核心思想

类之间的关系

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一、引子

1.1 设计模式常用的七大原则有:

• 1) 单一职责原则
• 2) 接口隔离原则
• 3) 依赖倒转原则
• 4) 里氏替换原则
• 5) 开闭原则ocp
• 6) 迪米特法则
• 7) 合成复用原则

 

 

1.2 几个经典的设计模式面试题

1.2.1 金融借贷平台项目——状态模式

借贷平台的订单，有审核发布抢单等等步骤，随着操作的不同，会改变订单的状态，项目中的这个模块实现就会使用到状态模式，请你使用状态模式进行设计，并完成实际代码

问题分析

这类代码难以应对变化，在添加一种状态时，我们需要手动添加if/else,在添加一种功能时,要对所有的状态进行判断。因此代码会变得越来越臃肿，并且-旦没有处理某个状态，便会发生极其严重的BUG，难以维护

 

 

 

1.2.2 解释器设计模式

• 1)介绍解释器设计模式是什么?
• 2)画出解释器设计模式的UML类图，分析设计模式中的各个角色是什么?
• 3)请说明Spring的框架中，哪里使用到了解释器设计模式，并做源码级别的分析

 

 

 

1.2.3 单例设计模式

一共有几种实现方式?请分别用代码实现，并说明各个实现方式的优点和缺点

单例设计模式一共有8种写法，后面我们会依次讲到

• 1)饿汉式两种I
• 2)懒汉式三种
• 3)双重检查
• 4)静态内部类
• 5)枚举

 

 

 

二、七大设计原则介绍

2.1 设计模式的目的

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

• 1) 代码重用性(即:相同功能的代码，不用多次编写)
• 2) 可读性(即:编程规范性，便于其他程序员的阅读和理解)
• 3) 可扩展性(即:当需要增加新的功能时，非常的方便，称为可维护
• 4) 可靠性(即:当我们增加新的功能后，对原来的功能没有影响)
• 5) 使程序呈现高内聚，低耦合的特性

 

 

2.2 设计模式常用的七大原则有:

• 1) 单一职责原则
• 2) 接口隔离原则
• 3) 依赖倒转(倒置)原则
• 4) 里氏替换原则
• 5) 开闭原则
• 6) 迪米特法则
• 7) 合成复用原则

 

 

2.3 单一职责原则

对类来说的，即一个类应该只负责一项职责（不是说一个类里只能有一个方法，指的是一项职责，比如这个类管订单了，就不要去管物流。），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

 

2.3.1 单一职责原则注意事项和细节

• 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

例子

// 方式1
// 1.在方式1的run方法中，违反了单一职责原则
// 2. 解决的方案非常的简单，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..");
    }
}

// 方案2的分析
// 1.遵守单- -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
// 改进:直接修改Vehicle类，改动的代码会比较少=>方案3
class WaterVelhjicle {
    public void run(String vehicle) {
        System.out.println(vehicle + "水中运行");
    }
}

class AirVehicle {
    public void run(String vehicle) {
        System.out.println(vehicle + "天空运行");
    }
}


// 方式3
// 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 run(String vehicle) {
        //处理

        System.out.println(vehicle+"在公路上运行..");
    }

    public void runAir(String vehicle) {
        System.out.println(vehicle+"在天空上运行...");
    }
}

 

 

 

2.4 接口隔离原则

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

例子

下图是我们编码中遇到的常见问题：

类A通过接口Interface1依赖类B,类c通过接OInterface1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。

//接口
interface Interface1 {
    void operation1();
    void operation2();
    void operation3();
    void operation4();
    void operation5();
}

class B implements Interface1 {
    void operation1() {
        System. out. println();
    }
    void operation2(){
        System. out. println();
    }
    void operation3(){
        System. out. println();
    }
    void operation4(){
        System. out. println();
    }
    void operation5() {
        System. out. println();
    }
}

class D implements Interface1 {
    void operation1() {
        System. out. println();
    }
    void operation2(){
        System. out. println();
    }
    void operation3(){
        System. out. println();
    }
    void operation4(){
        System. out. println();
    }
    void operation5() {
        System. out. println();
    }
}

class A { //A 类通过接口Interface1依赖(使用) B类，但是只会用到1,2,3方法
    public void depend1(Interface1 i) {
        i. operation1();
    }
    public void depend2(Interface1 i) {
        i. operation2();
    }
    public void depend3(Interface1 i) {
        i. operation3();
    }
}

class D { //D 类通过接口Interface1依赖(使用) D类，但是只会用到1,4,5方法
    public void depend1(Interface1 i) {
        i. operation1();
    }
    public void depend2(Interface1 i) {
        i. operation4();
    }
    public void depend3(Interface1 i) {
        i. operation5();
    }
}

 

2.4.1 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，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

interface Interface1 {
    void operation1();
}
//接口2
interface Interface2 {
    void operation2();
    void operation3();
}
//接口3
interface Interface3 {
    void operation4();
    void operation5();
}

class A { 
    public void depend1(Interface1 i) {
        i.operation1();
    }
    public void depend2(Interface2 i) {
        i. operation2();
    }
    public void depend3(Interface2 i) {
        i. operation3();
    }
}

class C { 
    public void depend1(Interface1 i) {
        i . operation1();
    }
    public void depend4(Interface3 i) {
        i. operation4();
    }
    public void depend5(Interface3| i) {
        i. operation5();
    }
}

 

 

 

2.5 依赖倒转原则

基本介绍

依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)是指:

• 1 )高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象
• 2 )抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象
• 3 )依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
• 4) 依赖倒转原则是基于这样的设计理念:  相对于细节的多变性，抽象的东西要稳定的多。在java中， 抽象指的是接口或抽象类，细节就是具体的实现类
• 5) 使用接口或抽象类的目的是制定好规范，而不涉及任何具体的操作，把展现细节的任务交给他们的实现类去完成

问题代码

这种代码的

• 好处：简单。
• 坏处：person不应该依赖email类，如果后期接收消息变成微信、短信，该怎么处理？
• 解决思路：引入抽象的接口IReceiver，表示接收者。使得person与IReceiver接口发生依赖。细节要依赖抽象，而不是抽象依赖细节。

修正代码：

 

 

2.5.1 依赖关系传递的三种方式和应用案例

• 1)接口传递

• 2)构造方法传递

• 3) setter方 式传递

 

 

2.5.2 依赖倒转原则的注意细节

• 1. 底层模块尽量都有抽象类或接口，或者两者都有。
• 2. 变量的声明类型尽量是抽象类或接口。这样我们的变量引用和实际对象间，就存在一个缓冲层，有利于程序扩展和优化。
• 3. 继承时遵循里氏替换原则

 

 

 

 

2.6 里氏替换原则

 

2.6.1 背景——OO中的继承性的思考和说明

1) 继承包含这样一层含义:

父类中凡是已经实现好的方法，实际上是在设定规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵循这些契约，但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。

2) 继承在给程序设计带来便利的同时，也带来了弊端。

比如使用继承会给程序带来侵入性，降低程序的可移植性降低，增加对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能产生故障

3 )问题提出:在编程中，如何正确的使用继承?

=>里氏替换原则

 

 

2.6.2 里氏替换原则

1) 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)在1988年，由麻省理工学院的以为姓里的女士提出的。

2) 如果对每个类型为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都代换成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。换句话说，所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

3)在使用继承时，遵循里氏替换原则，在子类中尽量不要重写父类的方法

4)里氏替换原则告诉我们，继承实际上让两个类耦合性增强了，在适当的情况下，可以通过聚合，组合，依赖来解决问题。.

 

 

2.6.3 实际例子

 

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.

 

 

 

2.7 开闭原则

2.7.1 基本概念

• 1)开闭原则(Open Closed Principle) 是编程中最基础、最重要的设计原则
• 2)一个软件实体如类，模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭。用抽象构建框架，用实现扩展细节。
• 3) 当软件需要变化时，尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化，而不是通过修改已有的代码来实现变化。
• 4)编程中遵循其它原则，以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则。

 

 

2.7.2 例子

看一个画图形的功能。

 

问题代码

 

public class Test {
    public static void main(String[] args) {}
}

class GraphicEditor {
    public void drawShape(Shape s){
        if (s.m_ _type== 1)
            drawRectangle(s);
        elseif(s.m_ type== 2)
            drawCircle(s);
    }
    public void drawRectangle(Shape r) {
        System.out.println("矩形");}
    public void drawCircle(Shaper) {
        System.out.println("因形");
    }
}

class Shape {
    int m_ _type;
}

class Rectangle extends Shape {
    Rectangle(){
    super.m_ type = 1;
}}

class Circle extends Shape {
    Circle(){
        super.m_ type= 2;
    }
}

• 1) 优点是比较好理解，简单易操作。
• 2) 缺点是违反了设计模式的ocp原则，即对扩展开放(提供方)，对修改关闭(使用方)。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码.
• 3) 比如我们这时要新增加一一个图形种类，我们需要修改的地方较多

 

 

2.7.3 改进思路分析

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。满足了开闭原则

 

 

 

2.8 迪米特法则

2.8.1 基本概念

• 一个对象应该对其他对象保持最少的了解
• 类与类关系越密切，耦合度越大
• 对于被依赖的类不管多么复杂，都尽量将逻辑封装在类的内部。对外除了提供的public方法，不对外泄露任何信息
• 迪米特法则还有个更简单的定义:只与直接的朋友通信

直接的朋友:

每个对象都会与其他对象有耦合关系，只要两个对象之间有耦合关系，我们就说这两个对象之间是朋友关系。

耦合的方式很多，依赖，关联，组合，聚合等。其中，我们称出现成员变量，方法参数，方法返回值中的类为直接的朋友，而出现在局部变量中的类不是直接的朋友。也就是说，陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部。

 

 

 

2.8.2 迪米特法则注意事项和细节

• 1)迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
• 2)但是注意: 由于每个类都减少了不必要的依赖，因此迪米特法则只是要求降低类间(对象间)耦合关系，并不是要求完全没有 依赖关系

 

 

 

2.9 合成复用原则

2.9.1 基本介绍

原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承

 

2.9.2 例子

B类需要使用A类的方法，可以使用继承。但是使用继承会让B与A的耦合性增强。

改进，将A作为参数传入B类的方法中（即，依赖关系），B类依然可以使用到A类的方法。

或者使B类中包含A类（即，聚合关系）。

或者使用组合关系

 

 

 

2.9.3 设计原则的核心思想

• 1)找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起。
• 2)针对接口编程，而不是针对实现编程。
• 3)为了交互对象之间的松耦合设计而努力

 

 

 

类之间的关系

依赖——a依赖b，说明a使用b （dependency）