Java设计模式详细介绍（含面向对象设计原则）

一、面向对象设计原则

在了解设计模式前我们先来学习一下什么是面向对象设计原则

1.1面向对象设计原则概述

面向对象设计原则（SOLID 原则）是一组关于如何编写可维护、灵活和可扩展的代码的指导方针。这些原则被广泛应用于面向对象编程语言（如Java、C#等）的软件设计和开发中。

其主要包括以下原则：

单一责任原则，开闭原则，里氏替换原则，

依赖倒置原则，接口隔离原则，迪米特法则，合成复用原则

面向对象设计原则的出现是为了解决软件开发过程中所遇到的一系列问题，并确保最终的软件系统具有良好的可维护性、灵活性和可扩展性。以下是一些重要的理由，解释了为什么我们需要遵循面向对象设计原则：

1. 提高代码质量：面向对象设计原则能够帮助开发人员编写高质量的代码。这些原则鼓励更好的代码结构和组织，以及更清晰的设计思路，从而提高代码的可读性和可维护性。

2. 降低耦合度：原则如单一责任原则、依赖倒置原则等有助于降低类与类之间的耦合度。通过合理地设计类与接口之间的关系，可以使系统更易于理解和修改。

3. 增加灵活性：遵循面向对象设计原则可以使软件系统更加灵活。开闭原则和里氏替换原则等原则使得系统更容易扩展和修改，更能够适应变化。

4. 促进重用：通过合成复用原则，我们更多地使用组合和聚合来实现复用，相比之下，继承往往导致耦合度增加，限制了重用性。

5. 降低维护成本：良好的面向对象设计原则使得软件更易于维护。当需求发生变化时，我们通过符合原则的设计，能够更快速、更精确地进行改动，而不会牵一发而动全身。

6. 提高开发效率：当系统具有良好的结构、易于理解和修改时，开发人员可以更高效地进行工作。不需要花费大量时间在理解和修改复杂、混乱的代码上。

综上所述，面向对象设计原则不仅是为了写出符合规范、易于理解的代码，更重要的是为了构建出灵活、可维护且易于扩展的软件系统。通过遵循这些原则，我们可以为软件系统的长期发展奠定坚实的基础。

1.2单一责任原则

单一责任原则指的是一个类只负责一项职责。这意味着一个类应该只有一个引起它变化的原因。一个类承担的职责越多，它被修改的可能性就越大。这样会导致代码变得脆弱，难以维护和扩展。

以下示例违反了这个原则：

// 代码演示
public class Car {
    private String make;
    private String model;

    public void start() {
        // 启动汽车的代码
    }

    public void stop() {
        // 停止汽车的代码
    }

    public void accelerate() {
        // 加速的代码
    }

    // 违反单一责任原则，建议拆分为 Engine 类
    public void repairEngine() {
        // 修理引擎的代码
    }
}

在上面的示例中，Car 类既包含汽车的基本功能，又包含修理引擎的功能，这违反了单一责任原则。为了遵循单一责任原则，我们可以将 repairEngine 方法移动到单独的 Engine 类中。

1.3开闭原则

开闭原则（Open-Closed Principle，OCP）是面向对象设计原则的重要组成部分，它强调软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。换句话说，当需要改变系统的行为或添加新功能时，不应该修改已有的代码，而是通过扩展现有代码来实现。这可以通过多态、继承、组合等方式来实现。现在通过一个简单的代码演示来说明开闭原则的应用。

假设我们有一个简单的图形绘制程序，它可以绘制不同类型的图形（比如圆形、矩形）。我们需要按照开闭原则设计该程序，以便后续能够方便地添加新的图形类型。

首先，定义一个 Shape 接口作为图形的抽象，每种具体的图形都必须实现该接口：

public interface Shape {
    void draw();
}

然后，我们编写具体的图形类，比如 Circle 和 Rectangle：

public class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing Circle");
    }
}

public class Rectangle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing Rectangle");
    }
}

现在，我们有了一个简单的图形绘制程序，它遵循了开闭原则。接下来，如果我们需要添加新的图形类型（比如三角形），我们只需创建一个新的类实现 Shape 接口即可，而不需要修改已有的 Shape 接口或具体的图形类。

public class Triangle implements Shape {
    @