设计模式七大原则
文章目录
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- 1、设计模式概述
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- 1.1、设计模式的目的
- 1.2、设计模式七大原则
- 1.3、核心思想
- 2、单一职责原则（Single Responsibility Principle）
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- 2.1、概述
- 2.2、测试案例
- 2.2、注意事项
- 3、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）
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- 3.1、概述
- 3.2、测试案例
- 4、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）
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- 4.1、概述
- 4.2、测试案例
- 4.3、依赖关系传递的三种方式
- 4.4、注意事项
- 5、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）
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- 5.1、概述
- 5.2、测试案例
- 5.3、总结
- 6、开闭原则（Open Closed Principle）
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- 6.1、概述
- 6.2、测试案例
- 6.3、总结
- 7、迪米特法则（Demeter Principle）
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- 7.1、概述
- 7.2、测试代码
- 7.3、注意事项
- 8、合成复用原则（Composite Reuse Principle）
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- 8.1、概述
- 8.2、测试代码
该篇博文根据原尚硅谷讲师韩顺平老师的课程——尚硅谷Java设计模式（图解+框架源码剖析）整理而出
1、设计模式概述
软件工程中，设计模式是对软件中普遍存在（反复出现）得各种问题，所提出得解决方案，这个术语是由埃里希·伽玛等人在1990年代从建筑领域引入到计算机科学的
1.1、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
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代码重用性 (即：相同功能的代码，不用多次编写)
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可读性 (即：编程规范性, 便于其他程序员的阅读和理解)
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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)
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可靠性 (即：当我们增加新的功能后，对原来的功能没有影响)
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使程序呈现高内聚，低耦合的特性
分享金句：
设计模式包含了面向对象的精髓，“懂了设计模式，你就懂了面向对象分析和设计（OOA/D）的精要”
Scott Mayers 在其巨著《Effective C++》就曾经说过：C++老手和 C++新手的区别就是前者手背上有很多伤疤
1.2、设计模式七大原则
设计模式常见的几大原则：
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单一职责原则
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接口隔离原则
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依赖倒转(倒置)原则
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里氏替换原则
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开闭原则
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迪米特法则
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合成复用原则
1.3、核心思想
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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。
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针对接口编程，而不是针对实现编程。
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为了交互对象之间的松耦合设计而努力
2、单一职责原则（Single Responsibility Principle）
2.1、概述
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
2.2、测试案例
测试代码一：
public class SingleResponsibility {
public static void main(String[] args) {
Vehicle vehicle = new Vehicle();
vehicle.run("汽车");
}
}
// 交通工具类
// 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....");
}
}
测试代码二：
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");
}
}
//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 3
class RoadVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "公路运行");
}
}
class AirVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "天空运行");
}
}
class WaterVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "水中运行");
}
}
测试代码三：
public class SingleResponsibility3 {
public static void main(String[] args) {
Vehicle3 vehicle2 = new Vehicle3();
vehicle2.run("汽车");
vehicle2.runWater("轮船");
vehicle2.runAir("飞机");
}
}
//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 Vehicle3 {
public void run(String vehicle) {
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....");
}
public void runWater(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在水中行....");
}
}
2.2、注意事项
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降低类的复杂度，一个类只负责一项职责。
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提高类的可读性，可维护性
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降低变更引起的风险
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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
3、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）
3.1、概述
客户端不应该依赖它不需要的接口。一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。
3.2、测试案例
测试代码一：
public class InterfaceSegregation {
public static void main(String[] args) {
}
}
interface Interface1 {
void operation1();
void operation2();
void operation3();
void operation4();
void operation5();
}
class B implements Interface1 {
public void operation1() {
System.out.println("B 实现了 operation1");
}
public void operation2() {
System.out.println("B 实现了 operation2");
}
public void operation3() {
System.out.println("B 实现了 operation3");
}
public void operation4() {
System.out.println("B 实现了 operation4");
}
public void operation5() {
System.out.println("B 实现了 operation5");
}
}
class D implements Interface1 {
public void operation1() {
System.out.println("D 实现了 operation1");
}
public void operation2() {
System.out.println("D 实现了 operation2");
}
public void operation3() {
System.out.println("D 实现了 operation3");
}
public void operation4() {
System.out.println("D 实现了 operation4");
}
public void operation5() {
System.out.println("D 实现了 operation5");
}
}
//A 类通过接口 Interface1 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();
}
}
代码结构如图所示：
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。即类A最多只会使用到接口Interface1中的三个方法，但类B由于实现了接口Interface1，则会实现其全部方法，这对于类A而言，多余的方法是没有必要的，所以需要对Interface接口进行拆分。
class B implements Interface1 {
// 实现operation1()方法
}
class A {
public void depend1(Interface1 i) { i.operation1();}
}
// 测试代码
A a = new A();
a.depend1(new B()); // A 类通过接口去依赖 B 类
代码结构如下：
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
// 实现的接口，由原来的一个大接口，转变为两个职责更小的接口
class B implements Interface1, Interface2 {
// 实现operation1()方法
}
class A {
public void depend1(Interface1 i) { i.operation1();}
}
// 测试代码
A a = new A();
a.depend1(new B()); // A 类通过接口去依赖 B 类
代码结构如下：
批注：
此处测试案例为讲解接口隔离原则的作用，若抛开此背景，笔者认为想要解决接口方法过多浪费的情况有以下两个思路：
- 类B给出接口中不需要使用的方法空实现
- 在接口和类B中间引入一个抽象类，给类B和类D都需要的公共方法给出公共实现，其余给出默认空实现，类B和类D再继承抽象类，完成对应方法的重写
测试代码二：
public class InterfaceSegregation2 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
a.depend1(new B()); // A 类通过接口去依赖 B 类
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(使用)D 类
c.depend4(new D());
c.depend5(new D());
}
}
// 接 口 1
interface Interface1 {
void operation1();
}
// 接 口 2
interface Interface2 {
void operation2();
void operation3();
}
// 接 口 3
interface Interface3 {
void operation4();
void operation5();
}
class B implements Interface1, Interface2 {
public void operation1() {
System.out.println("B 实现了 operation1");
}
public void operation2() {
System.out.println("B 实现了 operation2");
}
public void operation3() {
System.out.println("B 实现了 operation3");
}
}
class D implements Interface1, Interface3 {
public void operation1() {
System.out.println("D 实现了 operation1");
}
public void operation4() {
System.out.println("D 实现了 operation4");
}
public void operation5() {
System.out.println("D 实现了 operation5");
}
}
class A { // A 类通过接口 Interface1,Interface2 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(Interface2 i) {
i.operation2();
}
public void depend3(Interface2 i) {
i.operation3();
}
}
class C { // C 类通过接口 Interface1,Interface3 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 depend4(Interface3 i) {
i.operation4();
}
public void depend5(Interface3 i) {
i.operation5();
}
}
代码结构如图所示：
4、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）
4.1、概述
依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)是指：
-
高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象
-
抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象
-
依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
-
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。以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础的架构要稳定的多。在 Java 中，抽象指的是接口或抽象类，细节就是具体的实现类
-
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
4.2、测试案例
测试代码一：
public class DependenceInversion {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
person.receiveWinXin(new WeiXin());
}
}
//完成 Person 接收邮件消息的功能
//分析
//1. 简单，比较容易想到
//2. 如果我们想要扩展功能，如接受微信，短信等信息。则新增类，同时 Perons 也要增加相应的接收方法，如此处的接受微信信息。
//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());
}
// 增加接受微信信息的方法
public void receiveWinXin(WeiXin weiXin) {
System.out.println(weiXin.getInfo());
}
}
class Email {
public String getInfo() {
return "电子邮件信息: hello,Email";
}
}
//增加接受微信信息功能
class WeiXin {
public String getInfo() {
return "微信信息: hello,WinXin";
}
}
如果我们想要扩展功能，如接受微信，短信等信息。由于我们的代码是属于硬编码，所以想要完成该功能的步骤为，第一步：新增一个功能类，第二步：同时 Perons 也要增加相应的接收方法，如此处的接受微信信息。
优化代码解决思路：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 接口就行, 这样我们就符号依赖倒转原则
测试代码二：
class DependenceInversion {
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,Email";
}
}
//增加接受微信信息功能
class WeiXin implements IReceiver {
public String getInfo() {
return "微信信息: hello,WinXin";
}
}
//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());
}
}
4.3、依赖关系传递的三种方式
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接口传递
-
构造方法传递
-
setter方式传递
三者的本质，都是通过接口完成两个对象的关系建立。区别为建立联系的时间不同，接口传递建立联系时间为在具体执行方法时建立联系；构造器传递建立联系时间为在初始化主要对象时；setter方式传递建立联系时间为紧接着初始化主要对象之后，若没有即时set，直接执行业务逻辑，就会报空指针。
类比生活的例子，小明让小红去做一件事情。第一种方式（接口传递）为让小红在做事情时遇到问题了就即时询问小明；第二种方式（构造方法传递）为在最开始让小红去做的时候就将整件事中遇到的所有问题都告诉小红，以便后期小红能够及时应对；第三种方式（setter方式传递）为，小明先告诉小红去做某件时间，过了一段时间再将可能出现的问题告诉小红，如果在这段时间内，小红已经开始去做那件事了，那么小红势必会遇到一系列问题没办法处理。
第二种方式和第三种方式区别不大，主要是在于一个为一步完成，一个为两步完成。
1） 接口传递
public class DependenceInversionPass1 {
public static void main(String[] args) {
// 电视接口
// 操作接口
ChangHong changHong = new ChangHong();
OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
// 完成操作：操作接口+电视接口的配合。具体的操作依赖具体的电视
openAndClose.open(changHong);
}
}
// 操作接口
interface IOpenAndClose {
//抽象方法,接收接口
public void open(ITV tv);
}
// 电视接口
interface ITV {
public void play();
}
// 具体电视，实现电视接口
class ChangHong implements ITV {
@Override
public void play() {
System.out.println("长虹电视机，打开");
}
}
// 实现操作接口，但内部依赖具体的电视操作（依赖电视接口，具体的电视实现中一定是实现了接口中的方法）
class OpenAndClose implements IOpenAndClose {
public void open(ITV tv) {
tv.play();
}
}
2）构造方法传递
public class DependenceInversionPass2 {
public static void main(String[] args) {
ChangHong changHong = new ChangHong();
//通过构造器进行依赖传递
OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose(changHong);
openAndClose.open();
}
}
// 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() {
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();
}
}
3）setter方式传递
public class DependenceInversionPass3 {
public static void main(String[] args) {
ChangHong changHong = new ChangHong();
OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
openAndClose.setTv(changHong);
openAndClose.open();
}
}
// 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() {
System.out.println("长虹电视机，打开");
}
}
4.4、注意事项
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低层模块尽量都要有抽象类或接口，或者两者都有，程序稳定性更好.
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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，利于程序扩展和优化
-
继承时遵循里氏替换原则
5、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）
5.1、概述
OO中关于继承的思考和说明
-
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。
-
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，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
-
问题提出：在编程中，如何正确的使用继承? => 里氏替换原则
里氏替换原则基本概念
-
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。
-
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。
-
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
-
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。
5.2、测试案例
测试代码一：
public class LiskovSubstitution {
public static void main(String[] args) {
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;
}
}
测试结果：
出现问题：
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
测试代码二：
public class LiskovSubstitution2 {
public static void main(String[] args) {
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();
//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;
}
//我们仍然想使用 A 的方法
public int func3(int a, int b) {
return this.a.func1(a, b);
}
}
测试结果：
5.3、总结
简单一句话概括就是：子类不要去重写父类已经实现的方法。如果子类（B类）一定要使用父类（A类）的方法，那么可以让A类和B类由“父子”关系转变为“兄弟”关系，他们都去继承另一个类，采用依赖，聚合，组合等关系代替原来的继承关系。
6、开闭原则（Open Closed Principle）
6.1、概述
-
开闭原则（Open Closed Principle）是编程中最基础、最重要的设计原则
-
一个软件实体如类，模块和函数应该对扩展开放**（对提供方），对修改关闭（对使用方）**。用抽象构建框架，用实现扩展细节。
-
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。
-
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。
6.2、测试案例
测试代码一：
public class OpenClosed {
public static void main(String[] args) {
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);
// 第三步：添加对应的逻辑判断
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
// 第二步：新增具体的绘画方法
public void drawTriangle(Shape r) {
System.out.println(" 绘制三角形 ");
}
}
//Shape 类，基类
class Shape {
int m_type;
}
// 矩形
class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}
}
// 圆形
class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
}
//新增画三角形
// 第一步：新增一个三角形类
class Triangle extends Shape {
Triangle() {
super.m_type = 3;
}
}
上述代码的类图为：
优缺点：
-
优点是比较好理解，简单易操作。
-
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.
-
比如我们这时要新增加一个图形种类 三角形，我们需要做如下修改，修改的地方较多（代码注释中已标注出需要修改的三处）
方式 1 的改进的思路分析， 改进的思路分析：
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
测试代码二：
public class OpenClosed2 {
public static void main(String[] args) {
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() {
System.out.println(" 绘制矩形 ");
}
}
class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println(" 绘制圆形 ");
}
}
class Triangle extends Shape {
Triangle() {
super.m_type = 3;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println(" 绘制三角形 ");
}
}
//新增一个图形
// 实现接口，完成特定的操作即可
class OtherGraphic extends Shape {
OtherGraphic() {
super.m_type = 4;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println(" 绘制其它图形 ");
}
}
修改之后类图为：
6.3、总结
在开闭原则有一个特点：一个软件实体如类，模块和函数应该对扩展开放（对提供方），对修改关闭（对使用方）。用抽象构建框架，用实现扩展细节。
就上述测试案例而言，这里的使用方就是GraphicEditor类，提供方就是Rectangle、Circle、Triangle、OtherGraphic类，我们在功能扩展上应该尽可能避免修改使用方的类，即测试代码一中的写法就是有违背开闭原则的。
我们也不难发现，业务代码在功能扩展时，出现的大部分情况都会是测试代码一的场景。只有当使用方在面向接口或抽象类时，才能够利用多态的特性完成符合开闭原则的功能扩展，否则就是if…else…之类的硬编码。这一点在某种程度上和依赖倒置原则不谋而合。
7、迪米特法则（Demeter Principle）
7.1、概述
-
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
-
迪米特法则(Demeter Principle)又叫最少知道原则，即一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说，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
补充：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。
类A中使用到了类B，直接朋友为：
- 如果类B的实例化对象是A的成员变量
- 类A中有一个method方法，如果该方法的形参为类B的对象
- 类A中有一个method2方法，如果该方法的返回值为类B的对象
陌生的类为：
- 类A中有一个method3方法，如果该方法内部的局部变量为类B的对象
7.2、测试代码
测试代码一：
public class Demeter {
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
@Data
class Employee {
private String id;
}
//学院的员工类
@Data
class CollegeEmployee {
private String 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());
}
}
}
分析 SchoolManager 类，直接朋友类：
- Employee
- CollegeManager
陌生的类：（违背了迪米特法则）
- CollegeEmployee
按照迪米特法则，应该避免类中出现这样非直接朋友关系的耦合，所以代码需要改进。
测试代码二：
public class Demeter2 {
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
@Data
class Employee {
private String id;
}
//学院的员工类
@Data
class CollegeEmployee {
private String 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());
}
}
}
7.3、注意事项
-
迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
-
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
8、合成复用原则（Composite Reuse Principle）
8.1、概述
在两个类构成联系的时候，原则是尽量使用依赖/聚合/组合的方式，而不是使用继承。
8.2、测试代码
测试代码一：使用继承
public class CompositeReuse {
public static void main(String[] args) {
B b = new B();
b.operationA1();
b.operationA2();
}
}
class A {
public void operationA1(){
System.out.println("执行了类A中的operation1方法");
}
public void operationA2(){
System.out.println("执行了类A中的operation2方法");
}
public void operationA3(){
System.out.println("执行了类A中的operation3方法");
}
}
class B extends A{
}
分析：
当我们代码的目的是希望能够在B类中调用到A类中的方法，如果使用继承的方式，很有可能会出现A类中的方法不断增加，但是B类使用不到的情况。如果一不小心B类中的方法与A类中的方法相同，还会违背里氏替换原则。该种写法会让类B与A强行耦合在一起，所以我们需要将该代码中的继承关系进行修改
测试代码二：使用依赖
public class CompositeReuse2 {
public static void main(String[] args) {
B b = new B();
b.operationB1(new A());
b.operationB2(new A());
}
}
class A {
public void operationA1() {
System.out.println("执行了类A中的operation1方法");
}
public void operationA2() {
System.out.println("执行了类A中的operation2方法");
}
public void operationA3() {
System.out.println("执行了类A中的operation3方法");
}
}
class B {
public void operationB1(A a) {
a.operationA1();
}
public void operationB2(A a) {
a.operationA2();
}
}
测试代码三：使用聚合
public class CompositeReuse3 {
public static void main(String[] args) {
B b = new B();
b.setA(new A());
b.operationB1();
}
}
class A {
public void operationA1(){
System.out.println("执行了类A中的operation1方法");
}
public void operationA2(){
System.out.println("执行了类A中的operation2方法");
}
public void operationA3(){
System.out.println("执行了类A中的operation3方法");
}
}
class B {
private A a;
public A getA() {
return a;
}
public void setA(A a) {
this.a = a;
}
public void operationB1 (){
this.a.operationA1();
}
}
测试代码四：使用组合
public class CompositeReuse4 {
public static void main(String[] args) {
B b = new B();
b.operationB1();
}
}
class A {
public void operationA1(){
System.out.println("执行了类A中的operation1方法");
}
public void operationA2(){
System.out.println("执行了类A中的operation2方法");
}
public void operationA3(){
System.out.println("执行了类A中的operation3方法");
}
}
class B {
public void operationB1(){
A a = new A();
a.operationA1();
}
}