设计模式之七大原则

Java, 设计模式 / 作者： / / 发表评论 / 七大原则, 依赖倒转原则, 单一职责原则, 开闭原则, 接口隔离原则, 最少知道原则, 设计模式, 迪米特法则, 里氏代换原则

记忆方法：开接一单里迪合。

一、开闭原则

开闭原则的意思是：对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。简言之，是为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类，后面的具体设计中我们会提到这点。

1、反面Demo

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
        graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
        graphicEditor.drawShape(new Circle());
        // 新增绘制三角形
        graphicEditor.drawShape(new Triangle());
    }
}
// 图形基类
class Shape {
    int type;
}
// 继承Shape的矩形类
class Rectangle extends Shape {
    Rectangle() {super.type = 1;}
}
// 继承Shape的圆形类
class Circle extends Shape {
    Circle() {super.type = 2;}
}
// 新增三角形类，继承Shape类
class Triangle extends Shape {
    Triangle() {super.type = 3;}
}
// 绘图类
class GraphicEditor {
    public void drawShape(Shape shape) {
        if (shape.type == 1) drawRectangle();
        if (shape.type == 2) drawCircle();
        // 新增三角形绘制
        if (shape.type == 3) drawTriangle();
    }
    private void drawRectangle() {System.out.println("绘制矩形");}
    private void drawCircle() {System.out.println("绘制圆形");}
    // 新增绘制三角形方法
    private void drawTriangle() {System.out.println("绘制三角形");}
}

2、正面Demo

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
        graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
        graphicEditor.drawShape(new Circle());
        // 新增绘制三角形
        graphicEditor.drawShape(new Triangle());
    }
}
// 图形基类，抽象类
abstract class Shape {
    public abstract void draw();
}
// 矩形类
class Rectangle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {System.out.println("绘制矩形");}
}
// 圆形类
class Circle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {System.out.println("绘制圆形");}
}
// 三角形类
class Triangle extends Shape {
    @Override
    public void draw() {System.out.println("绘制三角形");}
}
// 绘图类
class GraphicEditor {
    public void drawShape(Shape shape) {
        shape.draw();
    }
}

二、接口隔离原则

这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。它还有另外一个意思是：降低类之间的耦合度。由此可见，其实设计模式就是从大型软件架构出发、便于升级和维护的软件设计思想，它强调降低依赖，降低耦合。

1、反面Demo

interface Interface1 {
    void method1();
    void method2();
    void method3();
    void method4();
    void method5();
}
class A implements Interface1{
    @Override
    public void method1() {
        System.out.println("用到method1");
    }
    @Override
    public void method2() {
        System.out.println("用到method2");
    }
    @Override
    public void method3() {
        System.out.println("用到method3");
    }
    @Override
    public void method4() {}
    @Override
    public void method5() {}
}
class B implements Interface1{
    @Override
    public void method1() {
        System.out.println("用到method1");
    }
    @Override
    public void method2() {}
    @Override
    public void method3() {}
    @Override
    public void method4() {
        System.out.println("用到method4");
    }
    @Override
    public void method5() {
        System.out.println("用到method5");
    }
}
class Test{
    public static void main(String[] args) {
        Interface1 a = new A();
        Interface1 b = new B();
        //A用到了1,2,3
        a.method1();
        a.method2();
        a.method3();
        //B用到了1,4,5
        b.method1();
        b.method4();
        b.method5();
    }
}

2、正面Demo

interface Interface1 {
    void method1();
}
interface Interface2 {
    void method2();
    void method3();
}
interface Interface3 {
    void method4();
    void method5();
}
class A implements Interface1,Interface2{
    @Override
    public void method1() {
        System.out.println("用到method1");
    }
    @Override
    public void method2() {
        System.out.println("用到method2");
    }
    @Override
    public void method3() {
        System.out.println("用到method3");
    }
}
class B implements Interface1,Interface3{
    @Override
    public void method1() {
        System.out.println("用到method1");
    }
    @Override
    public void method4() {
        System.out.println("用到method4");
    }
    @Override
    public void method5() {
        System.out.println("用到method5");
    }
}
class Test{
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        B b = new B();
        //A用到了1,2,3
        a.method1();
        a.method2();
        a.method3();
        //B用到了1,4,5
        b.method1();
        b.method4();
        b.method5();
    }
}

三、依赖倒转原则

这个原则是开闭原则的基础，具体内容：针对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。

1、反例Demo

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        People people=new People();
        people.bug(new Qingcai());
    }
}
class People {
    public void bug(Qingcai qingcai){
        qingcai.run();
    }
}
class Qingcai {
    public void run(){
        System.out.println("买到了青菜");
    }
}

2、正例Demo

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        People people=new People();
        people.buy(new Qingcai());
        people.buy(new Luobo());
    }
}
interface Shucai {
    void run();
}
class People {
    public void buy(Shucai shucai){
        shucai.run();
    }
}
class Qingcai implements Shucai{
    @Override
    public void run(){
        System.out.println("买到了青菜");
    }
}
class Luobo implements Shucai {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("买到了萝卜");
    }
}

四、单一职责原则

单一职责原则的基本思想是各司其职，即每个模块，类或者方法只承担单个职责，避免多个职责交叉，从而导致修改其中一个职责的时候，影响另外一个职责。

1、优点

  • 降低类的复杂度，一个类只负责一项职责。
  • 提高类的可读性，可维护性。
  • 降低变更引起的风险。

通常情况下，我们应该遵守单一职责原则，只有逻辑足够简单，才可以在代码级别违反单一职责原则：只有当类中方法数量足够少，可以在方法级别保持单一职责原则。

2、反面Demo

public class SingleResponsibilityNegative {
    public static void main(String[] args) {
        Vehicle vehicle = new Vehicle();
        vehicle.run("汽车");
        vehicle.run("轮船");
        vehicle.run("飞机");
    }
}
class Vehicle{
    public void run(String vehicle){
        System.out.println(vehicle+"在公路上跑...");
    }
}

3、正面Demo

public class SingleResponsibilityPositive {
    public static void main(String[] args) {
        Vehicle vehicle = new Vehicle();
        vehicle.run("汽车");
        vehicle.runWater("轮船");
        vehicle.runAir("飞机");
    }
}
class Vehicle{
    public void run(String vehicle){
        System.out.println(vehicle+"在公路上跑...");
    }
    public void runWater(String vehicle){
        System.out.println(vehicle+"在水上上跑...");
    }
    public void runAir(String vehicle){
        System.out.println(vehicle+"在天上上飞...");
    }
}

五、里氏代换原则

里氏代换原则是面向对象设计的基本原则之一。 里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。LSP 是继承复用的基石，只有当派生类可以替换掉基类，且软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而派生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化，而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

1、反面Demo

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        a.run();
        System.out.println("将子类替换成父类：");
        B b = new B();
        b.run();
    }
}
class A {
    public void run(){
        System.out.println("父类执行");
    }
}
class B extends A {
    public void run(){
        System.out.println("子类执行");
    }
}

#注：我每次使用子类替换父类的时候，还要担心这个子类有没有可能导致问题。此处子类不能直接替换成父类，故没有遵循里氏替换原则。

2、正面Demo1

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        a.run();
        System.out.println("将子类替换成父类：");
        B b = new B();
        b.run();
        b.runOwn();
    }
}
class A {
    public void run(){
        System.out.println("父类执行");
    }
}
class B extends A {
    public void runOwn(){
        System.out.println("子类执行");
    }
}

3、正面Demo2

当子类覆盖或实现父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形参）要比父类方法的输入参数更宽松。我们可以发现他并不是重写，而是方法重载，因为参数不一样，所以他其实是对继承的规范化，为了更好的使用继承。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        a.run(new HashMap());
        System.out.println("将子类替换成父类：");
        B b = new B();
        b.run(new HashMap());
    }
}
class A {
    public void run(HashMap hashMap){
        System.out.println("父类执行");
    }
}
class B extends A {
    public void run(Map map){
        System.out.println("子类执行");
    }
}

六、迪米特法则，又称最少知道原则

最少知道原则是指：一个实体应当尽量少地与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。

1、反面Demo

class Computers{
    public  void  closeFile(){
        System.out.println("关闭文件");
    }
    public  void  closeScreen(){
        System.out.println("关闭屏幕");
    }
    public  void  powerOff(){
        System.out.println("断电");
    }
}
class Person{
    private Computers computers;
    public void offComputers(){
        computers.closeFile();
        computers.closeScreen();
        computers.powerOff();
    }
}

2、正面Demo

当用户关闭电脑时，需要调用计算机的各个方法，但是这些方法的细节太多了，会出现用户流程出错，遗漏调用等等，对于用户来言，他只需要知道关机按钮就够了。

class Computers{
    public  void  closeFile(){
        System.out.println("关闭文件");
    }
    public  void  closeScreen(){
        System.out.println("关闭屏幕");
    }
    public  void  powerOff(){
        System.out.println("断电");
    }
    public void offComputers(){
        closeFile();
        closeScreen();
        powerOff();
    }
}
class Person{
    private Computers computers;
    public void offComputers(){
        computers.offComputers();
    }
}

七、合成复用原则

合成复用原则是指：尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

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