设计模式设计原则

1、单一职责原则
2、里氏替换原则
3、依赖倒置原则
4、接口隔离原则
5、迪米特原则
6、开闭原则

1、单一职责原则

定义职责原则定义:

There should never be more than one reason for a class to change.

    意思是:一个类,应当只有一个引起它变化的原因;即一个类应该只有一个职责。
就一个类而言,应该只专注于做一件事和仅有一个引起变化的原因,这就是所谓的单一职责原则。该原则提出了对对象职责的一种理想期望,对象不应该承担太多的职责,正如人不应该一心分为二用。唯有专注,才能保证对象的高内聚;唯有单一,才能保证对象的细粒度。对象的高内聚与细粒度有利于对象的重用。一个庞大的对象承担了太多的职责,当客户端需用该对象的某一个职责时,就不得不将所有的职责都包含进来,进而造成冗余代码。

单一职责的优点有以下几个方面:

  • 降低类的复杂性;
  • 提高类的可读性;
  • 提高代码的可维护性和复用性;
  • 降低因变更引起的风险。

2、里氏替换原则

里氏替换原则定义:

在面向对象的语言中,继承是必不可少的、优秀的语言机制,它主要有以下几个优点:

  • 代码共享,较少创建类的工作量,每个子类都拥有父类的方法和属性;
  • 提高代码的可重用性;
  • 提高代码的可扩展性;
  • 提高产品或项目的可开放性。

相应的,继承也存在缺点,主要体现在以下几个方面:

  • 继承是入侵式的。只要继承,就必须拥有父类的所有属性和方法。
  • 降低代码的灵活性。子类必须拥有父类的属性和方法,使子类受到限制。
  • 增强了耦合性。当父类的常量、变量和方法修改时,必须考虑子类的修改,这种修改可能造成大片的代码需要重构。

里氏替换原则定义了一个规范,它包含4层含义:

  • 子类必须完全实现父类的方法;
  • 子类可以有自己的个性;
  • 覆盖或实现父类的方法时输入参数可以被放大;
  • 覆盖或实现父类的方法时输出结果可以被缩小。

在设计模式里体现里氏替换原则的有如下几个模式:

  • 策略模式
  • 组合模式
  • 代理模式

3、依赖倒置原则

依赖倒置原则英文名称是:Dependence Inversion Principle,简称DIP
依赖倒置原则的定义:

High level modules should not depend upon low level modules. Both should depend upon abstractions. Abstractions should not depend upon details. Details should depend upon abstractions.

翻译过来,包含三个方面:

  • 高层模块不应该依赖低层模块,两者都依赖其抽象;
  • 抽象不依赖细节;
  • 细节应该依赖于抽象。

依赖倒置原则在Java语言中表现是:

  • 模块间的依赖通过抽象产生,实现类之间不发生直接的依赖关系,其依赖关系是通过接口或抽象类产生;
  • 接口或抽象类不依赖于实现类;
  • 实现类依赖于接口或抽象类。

    依赖倒置原则更加精确的定义就是“面向接口编程”-OOD(Object Oriented Design)的精髓之一。依赖倒置原则可以减少类之间的耦合性,提高系统的稳定性,降低并行开发引起的风险,提高代码的可读性和可维护性。依赖倒置原则是JavaBean、EJB和COM等组件设计模型背后的基本原则。


    依赖倒置原则的本质就是通过抽象(接口或抽象类)使各个类或模块的实现彼此独立,互不影响,实现模块间的松耦合。在项目中使用这个原则只要遵循以下规则:

  • 每个类尽量都具有接口或抽象类,或者抽象类和接口两者都具备。这是依赖倒置的基本要求,接口和抽象类都是抽象的,有了抽象才可能有依赖倒置;
  • 变量的表面类型尽量是接口或者抽象类;
  • 任何类都不应该从具体类派生;
  • 尽量不要重写基类的方法。如果基类是一个抽象类,而且这个方法已经实现了,子类尽量不要重写。类之间依赖的是抽象,重写了非抽象方法,对依赖的稳定性会产生一定的影响;
  • 结合里氏替换原则使用。里氏替换原则指出父类出现的地方子类就可以出现,结合依赖倒置原则可以得出一个通俗的规则:接口负责定义抽象方法,并且声明与其它对象的依赖关系,抽象类负责公共构造部分的实现,实现类准确地实现业务逻辑,同时在适当的时候对父类进行细化。

4、接口隔离原则

接口隔离原则的具体含义如下:

  • 一个类对另外一个类的依赖性应当是建立在最小的接口上的。
  • 一个接口代表一个角色,不应当将不同的角色都交给一个接口。没有关系的接口合并在一起,形成一个臃肿的大接口,这是对角色和接口的污染。因此使用多个专门接口比使用单一的接口要好。
  • 不应该强迫客户依赖于它们不用的方法。接口属于客户,不属于它所在的类层次接口,即不要强迫客户使用它们不用的方法,否则这些客户就会面临由于这些不使用的方法的改变所带来的改变。

接口隔离原则是对接口的定义,同时是对类的定义,应尽量使用原子接口或原子类,其中原子在实践应用中可以根据以下几个规则来衡量:

  • 一个接口只对一个子模块或者业务逻辑进行服务;
  • 只保留接口中业务逻辑需要的public方法;
  • 尽量修改污染了的接口,若修改的风险较大,则可采用适配器模式进行转化处理;
  • 接口设计应因项目而异,因环境而异,不能教条照搬。

迪米特法则

迪米特法则又叫最少知识原则(Least Knowledge Principle, LKP),意思是一个对象应当对其它对象尽可能少的了解。迪米特法则不同于其它的OO设计原则,它具有多种表述方式,其中具有代表性的是以下几种表述:

  • 只与你直接的朋友们通信(Only talk to your immediate friends);
  • 不要跟陌生人说话(Don't talk to strangers);
  • 每一个软件单位对其它软件的单位都只有最少的了解,这些了解仅局限于那些与本单位密切相关的软件单位。

开闭原则

开闭原则的原文是:

Software entities should be open for extensions,but close for modification.

    意思是:一个软件实体应当对扩展开放,对修改关闭。
这个原则说的是,在设计一个模块的时候,应当使这个模块可以在不被修改的前提下被扩展,即应当可以在不必修改源代码的情况下改变这个模块的行为。
在面向对象的编程中,开闭原则是最基础的原则,起到总得指导作用,其它原则(单一职责、里氏替换原则、依赖倒置、接口隔离、迪米特法则)都是开闭原则的具体形态,即其它原则都是开闭原则的手段和工具。开闭原则的重要性可以通过以下几个方面来体现。

  • 开闭原则提高复用性。
  • 开闭原则提高可维护性。
  • 开闭原则提高灵活性。
  • 开闭原则易于测试。

总结

  • 单一职责原则SRP(Single Responsibility Principle):一个类只有一个引起它变化的原因,应该只有一个原则。
  • 里氏替换原则LSP(Liskov Substitution Principle): 所有引用基类的地方必须能透明的使用其子类对象,反之则不行。
  • 依赖倒置原则DIP(Dependence Inversion Principle): 高层模块不应依赖低层模块,两者都应依赖其抽象,抽象不依赖细节,而细节依赖抽象。
  • 接口隔离原则ISP(Interface Segregation Principle): 一个类对另外一个类的依赖性应当是建立在最小的接口上,使用多个专门的接口比使用单一的总接口要好;
  • “迪米特法则LoD(Law of Demeter): 一个对象应该对其它对象有最少的了解,即一个类应该对自己需要耦合或者调用的类知道得最少;
  • 开闭原则OCP(Open-Close Principle): 一个软件实体类,如类,模块和函数应该对外扩展开放,对修改关闭。

具体可参考书籍:《设计模式(Java版)》。


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