开发过程中扩展意识、抽象意识、封装意识
为什么要学习设计模式（内功）
数据结构和算法可以帮您写出高效的代码，而设计模式可以帮您写出可扩展、可读、可维护的高质量的代码。
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看懂优秀的开源项目、框架、中间件等源码，当你没有这层内功的时候，是吸收不了源码的精妙的。
对于一个有追求的程序员来说，对技术的积累，既要有广度，也要有深度。很多技术人早早就意识到了这一点，所以在学习框架、中间件的时候，都会抽空去研究研究原理，读一读源码，希望能在深度上有所积累，而不只是略知皮毛，会用而已。从我的经验和同事的反馈来看，有些人看源码的时候，经常会遇到看不懂、看不下去的问题。不知道你有没有遇到过这种情况？实际上，这个问题的原因很简单，那就是你积累的基本功还不够，你的能力还不足以看懂这些代码。为什么我会这么说呢？优秀的开源项目、框架、中间件，代码量、类的个数都会比较多，类结构、类之间的关系极其复杂，常常调用来调用去。所以，为了保证代码的扩展性、灵活性、可维护性等，代码中会使用到很多设计模式、设计原则或者设计思想。 -
向技术大佬进发。
如果你是一个技术 leader，负责一个项目整体的开发工作，你就需要为开发进度、开发效率和项目质量负责。你也不希望团队堆砌垃圾代码，让整个项目无法维护，添加、修改一个功能都要费老大劲，最终拉低整个团队的开发效率吧？除此之外，代码质量低还会导致线上 bug 频发，排查困难。整个团队都陷在成天修改无意义的低级 bug、在烂代码中添补丁的事情中。而一个设计良好、易维护的系统，可以解放我们的时间，让我们做些更加有意义、更能提高自己和团队能力的事情。 应对面试中设计模式问题。
设计通用业务问题：
如何分层、分模块？应该怎么划分类？每个类应该具有哪些属性、方法？怎么设计类之间的交互？该用继承还是组合？该使用接口还是抽象类？怎样做到解耦、高内聚低耦合？该用单例模式还是静态方法？用工厂模式创建对象还是直接 new 出来？如何避免引入设计模式提高扩展性的同时带来的降低可读性问题？……各种问题
学习设计模式的难点：是了解它们都能解决哪些问题，掌握典型的应用场景，并且懂得不过度应用。
凭判代码的好坏的标准
- 可维护性。 如果代码分层清晰、模块化好、高内聚低耦合、遵从基于接口而非实现编程的设计原则等等，那就可能意味着代码易维护。除此之外，代码的易维护性还跟项目代码量的多少、业务的复杂程度、利用到的技术的复杂程度、文档是否全面、团队成员的开发水平等诸多因素有关。
- 可读性。 我们需要看代码是否符合编码规范、命名是否达意、注释是否详尽、函数是否长短合适、模块划分是否清晰、是否符合高内聚低耦合等等
- 可扩展性、
- 灵活性、
- 简洁性（简单、复杂）。思从深而行从简，真正的高手能云淡风轻地用最简单的方法解决最复杂的问题。这也是一个编程老手跟编程新手的本质区别之一。
- 可复用性。尽量减少重复代码的编写，复用已有的代码
- 可测试性。
面向对象编程
面向对象的四大特性：封装、抽象、继承、多态
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面向对象编程与面向过程编程的区别和联系
面向过程编程也是一种编程范式或编程风格。它以过程（可以理解为方法、函数、操作）作为组织代码的基本单元，以数据（可以理解为成员变量、属性）与方法相分离为最主要的特点。 面向过程风格是一种流程化的编程风格，通过拼接一组顺序执行的方法来操作数据完成一项功能。面向过程编程语言首先是一种编程语言。它最大的特点是不支持类和对象两个语法概念，不支持丰富的面向对象编程特性（比如继承、多态、封装），仅支持面向过程编程。 相较于面向对象编程以类为组织代码的基本单元，面向过程编程则是以过程（或方法）作为组织代码的基本单元。它最主要的特点就是数据和方法相分离。相较于面向对象编程语言，面向过程编程语言最大的特点就是不支持丰富的面向对象编程特性，比如继承、多态、封装。 面向对象分析、面向对象设计、面向对象编程
接口和抽象类的区别以及各自的应用场景
基于接口而非实现编程的设计思想
多用组合少用继承的设计思想
面向过程的贫血模型和面向对象的充血模型
什么是面向对象分析和面向对象设计
面向对象分析就是要搞清楚做什么，面向对象设计就是要搞清楚怎么做。两个阶段最终的产出是类的设计，包括程序被拆解为哪些类，每个类有哪些属性方法、类与类之间如何交互等等。
重点回顾：
面向对象分析的产出是详细的需求描述。面向对象设计的产出是类。在面向对象设计这一环节中，我们将需求描述转化为具体的类的设计。这个环节的工作可以拆分为下面四个部分。
划分职责进而识别出有哪些类
根据需求描述，我们把其中涉及的功能点，一个一个罗列出来，然后再去看哪些功能点职责相近，操作同样的属性，可否归为同一个类。定义类及其属性和方法
我们识别出需求描述中的动词，作为候选的方法，再进一步过滤筛选出真正的方法，把功能点中涉及的名词，作为候选属性，然后同样再进行过滤筛选。定义类与类之间的交互关系
UML 统一建模语言中定义了六种类之间的关系。它们分别是：泛化、实现、关联、聚合、组合、依赖。我们从更加贴近编程的角度，对类与类之间的关系做了调整，保留四个关系：泛化、实现、组合、依赖。将类组装起来并提供执行入口
我们要将所有的类组装在一起，提供一个执行入口。这个入口可能是一个 main() 函数，也可能是一组给外部用的 API 接口。通过这个入口，我们能触发整个代码跑起来。
封装、继承、多态、抽象分别解决了哪些编程问题？
- 封装：封装其实对访问权限的控制，隐藏信息，保护数据。如果任何代码都可以访问、修改类中的属性，虽然这样看起来更加灵活，但从另一方面来说，过度灵活也意味着不可控，属性可以随意被以各种奇葩的方式修改，而且修改逻辑可能散落在代码中的各个角落，势必影响代码的可读性、可维护性。重点：设计模式之美07中 举例强调购物车中setter和getter的重要性，重要的数据不可暴露setter方法随意修改，get数据时也要考虑篡改问题，比如list
- 抽象：隐藏方法的具体实现。只关注功能点而不关注具体实现，注意们在定义（或者叫命名）类的方法的时候，也要有抽象思维，不要在方法定义中，暴露太多的实现细节，以保证在某个时间点需要改变方法的实现逻辑的时候，不用去修改其定义。
- 继承: 继承是用来表示类之间的 is-a 关系,继承最大的好处就是代码复用（子承父业），弊端就是继承层次太深，代码太复杂，代码也不好维护，可考虑用组合、接口、委托代替，就是把行为抽离成多个接口，比如说鸟的行为 会飞、会下蛋、会叫都抽离独立的接口，根据不同的鸟在去组合接口实现。
- 多态：子类可以替换父类。多态特性能提高代码的可扩展性和复用性，而且多态也是很多设计模式、设计原则、编程技巧的代码实现基础，比如策略模式、基于接口而非实现编程、依赖倒置原则、里式替换原则、利用多态去掉冗长的 if-else 语句等等。
抽象类和接口的区别以及应用场景
抽象类更多的是为了代码复用和多态，虽然继承也可解决代码复用的问题，但却无法实现更加抽象的多态。比如某个接口下根据不同的场景拆分成抽象类A和抽象类B，分成两派，A和B可以在对应自己具体的实现类，如果单单只有继承的话 都要继承实现，显然不合理。
而接口就更侧重于解耦，是对行为的一种抽象，相当于一组协议或者契约。
什么时候该用抽象类？什么时候该用接口？
实际上，判断的标准很简单。如果我们要表示一种 is-a 的关系，并且是为了解决代码复用的问题，我们就用抽象类；如果我们要表示一种 has-a 关系，并且是为了解决抽象而非代码复用的问题，那我们就可以使用接口。抽象类是一种自下而上的设计思路，先有子类的代码重复，然后再抽象成上层的父类（也就是抽象类）。而接口正好相反，它是一种自上而下的设计思路。我们在编程的时候，一般都是先设计接口，再去考虑具体的实现。
总结一下，我们在做软件开发的时候，一定要有抽象意识、封装意识、接口意识。在定义接口的时候，不要暴露任何实现细节。接口的定义只表明做什么，而不是怎么做。而且，在设计接口的时候，我们要多思考一下，这样的接口设计是否足够通用，是否能够做到在替换具体的接口实现的时候，不需要任何接口定义的改动。并且原则的设计初衷是，将接口和实现相分离，封装不稳定的实现，暴露稳定的接口。上游系统面向接口而非实现编程，不依赖不稳定的实现细节，这样当实现发生变化的时候，上游系统的代码基本上不需要做改动，以此来降低代码间的耦合性，提高代码的扩展性。（接口应对变化）
总结：
- “基于接口而非实现编程”，这条原则的另一个表述方式，是“基于抽象而非实现编程”。后者的表述方式其实更能体现这条原则的设计初衷。我们在做软件开发的时候，一定要有抽象意识、封装意识、接口意识。越抽象、越顶层、越脱离具体某一实现的设计，越能提高代码的灵活性、扩展性、可维护性。
- 我们在定义接口的时候，一方面，命名要足够通用，不能包含跟具体实现相关的字眼；另一方面，与特定实现有关的方法不要定义在接口中。
- “基于接口而非实现编程”这条原则，不仅仅可以指导非常细节的编程开发，还能指导更加上层的架构设计、系统设计等。比如，服务端与客户端之间的“接口”设计、类库的“接口”设计。
注意需求分析的过程实际上是一个不断迭代优化的过程。我们不要试图一下就能给出一个完美的解决方案，而是先给出一个粗糙的、基础的方案，有一个迭代的基础，然后再慢慢优化，这样一个思考过程能让我们摆脱无从下手的窘境。
常用的设计原则
- SOLID 原则 -SRP 单一职责原则
- SOLID 原则 -OCP 开闭原则
- SOLID 原则 -LSP 里式替换原则
- SOLID 原则 -ISP 接口隔离原则
- SOLID 原则 -DIP 依赖倒置原则
- DRY 原则、KISS 原则、YAGNI 原则、LOD 法则
单一原则
- 如何理解单一职责原则（SRP）？
一个类只负责完成一个职责或者功能。不要设计大而全的类，要设计粒度小、功能单一的类。单一职责原则是为了实现代码高内聚、低耦合，提高代码的复用性、可读性、可维护性。
- 如何判断类的职责是否足够单一？
不同的应用场景、不同阶段的需求背景、不同的业务层面，对同一个类的职责是否单一，可能会有不同的判定结果。实际上，一些侧面的判断指标更具有指导意义和可执行性，比如，出现下面这些情况就有可能说明这类的设计不满足单一职责原则：
- 类中的代码行数、函数或者属性过多；
- 类依赖的其他类过多，或者依赖类的其他类过多；
- 私有方法过多；
- 比较难给类起一个合适的名字；
- 类中大量的方法都是集中操作类中的某几个属性。
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类的职责是否设计得越单一越好？
单一职责原则通过避免设计大而全的类，避免将不相关的功能耦合在一起，来提高类的内聚性。同时，类职责单一，类依赖的和被依赖的其他类也会变少，减少了代码的耦合性，以此来实现代码的高内聚、低耦合。但是，如果拆分得过细，实际上会适得其反，反倒会降低内聚性，也会影响代码的可维护性。
开闭原则
- 如何理解“对扩展开放、对修改关闭”？
添加一个新的功能，应该是通过在已有代码基础上扩展代码（新增模块、类、方法、属性等），而非修改已有代码（修改模块、类、方法、属性等）的方式来完成。关于定义，我们有两点要注意。第一点是，开闭原则并不是说完全杜绝修改，而是以最小的修改代码的代价来完成新功能的开发。第二点是，同样的代码改动，在粗代码粒度下，可能被认定为“修改”；在细代码粒度下，可能又被认定为“扩展”。
- 如何做到“对扩展开放、修改关闭”？
我们要时刻具备扩展意识、抽象意识、封装意识。在写代码的时候，我们要多花点时间思考一下，这段代码未来可能有哪些需求变更，如何设计代码结构，事先留好扩展点，以便在未来需求变更的时候，在不改动代码整体结构、做到最小代码改动的情况下，将新的代码灵活地插入到扩展点上。很多设计原则、设计思想、设计模式，都是以提高代码的扩展性为最终目的的。特别是 23 种经典设计模式，大部分都是为了解决代码的扩展性问题而总结出来的，都是以开闭原则为指导原则的。最常用来提高代码扩展性的方法有：多态、依赖注入、基于接口而非实现编程，以及大部分的设计模式（比如，装饰、策略、模板、职责链、状态）。
UML类图
