修炼Java开发技术，学习笔记：架构中的设计原则

在进行软件架构工作时，需要遵循面向对象的设计原则，注意体会这些原则在解决“变化”和“依赖”问题中的效果。前人共总结出7条通用的原则（降低耦合性，提高扩展性）：

• 单一职责原则（SRP）；
• 里氏替换原则（LSP）;
• 依赖注入原则（DIP）；
• 接口分离原则（ISP）；
• 迪米特原则（LOD）；
• 开闭原则（OCP）；
• 优先使用组合而不是继承原则；

1. 单一职责原则（Single Responsibilty Principle，SRP）

系统中的每一个对象只用于完成一种职责，即“高内聚，低耦合”；对外只提供一种功能，引起类变化的原因应该只有一个（并不是说只有一个变量，而是只有一个标准）；

一般情况下，我们在设计一个类的时候会把与该类有关的操作（属性和方法）都组合到这个类中。这样做的后果就是讲这个类中的某些职责会“耦合”在一起，在想要改变一个职责时，难免其他的职责不会受到影响，造成了程序的“僵硬”；

但是，如果每一个职责都单独写出一个类，无疑效率会大大降低，因此，运用单一职责原则是为了将能够“引起类变化的职责”提取出来封装，做到各司其职，不会因为一个类中的某一个职责发生了变化，要将整个类重写；

例如，在设计接口时，将属性和行为定义在一起，会造成业务对象和业务逻辑这两种职责的混合，违背了单一职责原则（SRP）

public interface Tank{
    void setSpeed(int speed);//属性
    void shoot(Bullet bullet);//行为
}

在这种情况下，如果setSpeed()实现方法需要改变，而接口中的多个职责之间存在“耦合”，可能变化的不仅仅是接口中setSpeed()方法，shoot()行为也会变化。这在逻辑简单的时候还可以解决，如果这两个方法很复杂，几百行代码，还有多线程，修改起来会非常麻烦。因为需要使用单一职责原则“解耦”

public interface TankSpeed{
    void setSpeed(int speed);
}

public interface TankShoot{
    void shoot(Bullet bullet);
}

总结：
1. 一个合理的类，应该只有一个引起它变化的原因，即单一职责；
2. 在没有变化征兆的情况下去使用SRP是不明智的；
3. 在需求发生变化时，应该应用SRP原则重构代码；

2. 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）

用于规范使用继承：在任何父类出现的地方都可以用它的子类替代。也就是说：父类替换为子类不会出现错误或者异常，但是子类替换为父类就会出现问题。要达到这个目标，需要遵从以下4点：
1. 子类必须完全实现父类的方法；
2. 子类可以扩展自己的特性；
3. 覆盖或者实现父类的方法时的形参范围不能缩小；
4. 覆盖或者实现父类的方法时的输出结果可以被缩小；

其实LSP的意思就是使用继承时，子类需要更具体，同时需要更宽容(可以接受的形参范围更大)；

3. 依赖反转原则（Dependence Inversion Principle，DIP）也叫依赖注入原则

用于规范依赖关系：要依赖抽象类，不要依赖于具体的实现。因为抽象的类具有更高的可复用性和可维护性；也就是要正对接口编程，不要针对实现编程；

抽象指的是抽象类或者接口，不能被实例化；
1. 高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖于抽象；
2. 抽象不应该依赖于具体实现；
3. 具体实现应该依赖于抽象；

目的是为了实现模块间的松耦合，这个原则也是几个设计原则中最难实现的，例如开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）就是建立在这个原则基础上的；那么如何实现注入反转原则呢？
1. 通过构造函数传递依赖对象（抽象类或者接口）；
2. 通过setXXX方法传递依赖对象；
3. 通过声明接口，实现依赖对象；

例如需求是实现一辆坦克发射出一定速度的子弹：

public class Tank{
    void shoot(Bullet bullet){
        bullet.speed();
    }
}

public class Bullet{
    void speed(){
        System.out.println("Shoot bullet in Speed");
    }
}

//场景类
public class Battle{
    public static void main(String[] args){
        Tank myTank = new Tank();
        Bullet myBullet = new Bullet();
        myTank.shoot(myBullet);
    }
}

这里，Tank和Bullet两个类之间的耦合性就太高了，Tank只能发射Bullet，以后需求多了，不能喷火，不能加导弹。。。因此，需要降低两者之间的耦合性：

public interface Tank{
    void shoot(Weapon wp);//只要是个weapon都能使用。。。太强大了
}

public Interface Weapon{
    void speed();//可以任意设定速度，甚至可以加入变化的速度
}

//下面就是通过这两个借口去实现具体的MyTank类和MyWeapon类，满足需求了。。。。省略

• 当实现需求时，通过实现接口就可以获得更多的功能；同时，两个类之间的耦合性也大大降低，因为高层模块(Tank)不依赖低层模块(Weapon)了！高层模块根本不care低层模块是什么，怎么实现（实际上，也不可能实现，因为此时的低层模块是个借口）；低层模块也不需要知道高层模块干了什么。
• 也就是说，通过”注入”了中间层接口，使得模块之间有了缓冲，耦合性大大降低；

总结：依赖注入原则就是通过在实现类之前注入抽象类或者接口，将接口作为实现类之间的”解耦”桥梁。

4. 接口分离原则（Interface Segregation Principle，ISP）

这里的借口不仅包括类接口（通过interface关键字定义的接口），类也被当做是一种借口—相对于实例对象来说的一个借口；

ISP原则和SRP原则有些类似，不同之处在于：
单一职责原则要求的是类和接口的职责单一，是从业务逻辑上的划分；而接口分离原则要求的是接口中的方法尽量少，从而避免强迫实现接口中不需要使用的方法。

• 接口尽量小；但是也有限度，不然系统复杂度会剧增；
• 接口高内聚，即接口内部的方法之间都与某一个子模块相关；对外则尽可能隔离；

5. 迪米特原则（Law of Demeter，LOD）

一个对象应该对其他对象尽可能少地了解；也就是说，当第一个类希望去访问第三个类中的数据时，如果存在第二个类，既与第一个类关系紧密，又和第三个类关系紧密，那么没有必要第一个类和第三个类之间再相互了解，而是应该通过第二个类。

1. 在类的划分上，应该创建有弱耦合的类；
2. 在类的结构设计上，应该尽量降低成员的访问权限，尽量不让别的类了解你，提供访问器来访问；同时尽量降低类的访问权限，一个道理；
3. 只要有可能，一个类应该设计成不变类—没有依赖关系；
4. 尽量少地引用其他对象；

6. 开闭原则（Open for Extension，Close for Modification，OCP）

对类的改动是通过增加代码进行的，而不是通过修改原有的代码进行的—借助于抽象，继承和多态

其实开闭原则是前面5种原则的一个抽象总结，要想实现开闭原则，还需要靠前面5个原则去完成。