为什么要学习设计模式?

要知道设计模式就是软件工程的方法经验的总结,也是可以认为是过去一段时间软件工程的一个最佳实践,要理解,不要死记硬背。掌握这些方法后,可以让你的程序获得以下好处:

  • 代码重用性(相同功能的代码,不用多次编写)
  • 可读性(编程规范性,便于其他程序员的阅读和理解)
  • 可扩展性(当需要增加新的功能时,非常的方便,称为可维护)
  • 可靠性(当我们增加新的功能后,对原来的功能没有影响)
  • 使程序呈现高内聚,低耦合的特性。

当然设计是有限度的,不能无限的考虑未来的变更情况,否则就会陷入设计的泥潭而无法自拔。方法是死的,人是活,用的时候一定灵活运用,才能发挥它的作用。设计模式中六大设计原则,这些原则可以认为是设计模式的灵昏。下面先对六大设计原则简单梳理一下,然后再详细分析每一个设计原则。

设计模式的六大原则

  1. 单一职责原则:一个类或一个接口只干一件事,要实现类的职责单一,这也可以延伸到对方法的理解上,主要目的是为了便于理解代码的业务含义,提高代码的可读性;
  2. 里氏替换原则:里氏替换原则的本质是描述父类与子类之间的继承规则子类对象无论何时都能替换父类对象,子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能,主要目的是为了防止继承泛滥,增强程序的分健壮性;
  3. 依赖倒置原则:是指高层不应该依赖低层,要面向接口编程,主要目的是为了方便的对代码结果进行升级扩展;
  4. 接口隔离原则:即用多个专门的接口,而不是用单一的总接口,客户端不应该依赖它不需要的接口,主要目的是功能解耦,高聚合、低耦合;
  5. 迪米特法则:一个类对自己所依赖的类知道的越少越好。也就是说,对于被依赖的类不管多么复杂,都尽量将逻辑封装在类的内部,只和朋友交流,不和陌生人说话,减少代码臃肿
  6. 开闭原则:对扩展是开放的,对修改是关闭的,主要目的是为了降低维护带来的新风险;

单一职责原则

单一职责:一个类或接口只负责一项职责

好处:

  1. 类的复杂性降低,实现什么职责、具备什么功能都有清晰明确的定义;
  2. 可读性提高:类之间的复杂性降低,可读性就提高了;
  3. 可维护性提高:可读性提高了,也就更便于维护;
  4. 变更引起的风险降低:类或接口具有单一的功能职责,变更的范围变小,受影响的范围也小,风险也就变低了;

单一职责是几个设计原则里最简单,最容易理解,也是最不好把握的,因为职责的划分是仁者见仁,智者见智的,如果职责划分的颗粒度较粗,那就不符合单一职责的原则,或者失去了单一职责原则的意义;如果职责划分的颗粒度较细,也不太好,会引起类或接口的剧增,有过度设计的嫌疑,给维护带来一定的麻烦;因此,在单一职责这个原则上,是需要把据一定的灵活性的,毕竟原则是死的,人是活的嘛。

举例:

Java设计模式之六大设计原则_设计模式

里氏替换原则

里氏替换原则的目的是增加程序的健壮性,核心思想是所有引用基类的地方必须能够透明地使用子类的对象,具体则体现在四个方面:

  1. 子类必须完全的实现父类的方法;
  2. 子类也可以有自己的个性;
  3. 覆盖或实现父类的方法时,输入参数可以被放大;
  4. 覆盖或实现父类的方法时,返回值类型可以被缩小;

好处:

  1. 加强程序的健壮性
  2. 版本升级时可以做到很好的兼容性,增加子类,原有的子类还可以继续运行;

开闭原则

开闭原则:一个类、接口或方法,对扩展是开放的,对修改是关闭的,具体点就是用抽象来构建框架,用实现来扩展细节,即尽量通过扩展实体的行为来实现变化,而不是通过修改现已有代码来实现变化。相信很多同学对这点是深有体会的,就是在维护一段有很多人反复维护修改过的代码的时候,每一个来改的人改之前都要口士芬芳一番,然后无可奈何的接受现状。

我认为开闭原则是仅次于单一职责的最简单、最需要被实践的原则,虽然简单,但是好处可大大的不简单:

  1. 提高软件产品的稳定性:开闭原则要求保持原有代码不变,添加新代码来实现软件的变化,这样可以避免改坏线上功能的情况,避免老用户的流失。
  2. 不影响原有测试代码的运行:遵守开闭原则,软件的变化,不会影响到原有的测试代码,避免测试出错。
  3. 提高代码的可复用性:面向对象的程序设计中,根据原子和抽象编程可以提高代码的可复用性。
  4. 提高软件的可维护性:开闭原则的软件,其稳定性高和延续性强,从而易于扩展和维护。
  5. 使代码更具模块化,易于维护:开闭原则可以让代码中的各功能,以及新旧功能独立存在于不同的单元模块中,一旦某个功能出现问题,可以很快地锁定代码位置作出修改,由于模块间代码独立不相互调用,更改一个功能的代码也不会引起其他功能的崩溃。

依赖倒置原则

依赖倒置原则的核心是面向接口接口编程,主要体现在几个方面:

  1. 高层模块不应该依赖低层模块,两者都应该依赖抽象;
  2. 抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象;
  3. 依赖关系通过抽象类或接口实现,实现类之间不直接发生依赖关系;
  4. 接口或抽象类不依赖于实现类,实现类依赖接口或抽象类;

好处:

  1. 降低类间的耦合性:依赖倒置原则可以降低类间的耦合性,使得代码更加健壮,更加耐久。
  2. 提高系统的稳定性:依赖倒置原则可以提高系统的稳定性,使得代码更加稳定可靠。
  3. 减少并行开发引起的风险:依赖倒置原则可以减少并行开发引起的风险,使得并行开发更加高效。
  4. 提高代码的可读性和可维护性:依赖倒置原则可以提高代码的可读性和可维护性,使得代码更加易于理解和维护。

接口隔离原则

接口隔离原则是指类或接口间的依赖应该建立在最小接口上,具体就是:

  1. 一个类对一个类的依赖应该建立在最小的接口之上;
  2. 要建立单一的接口,不要建立庞大臃肿的接口;
  3. 接口要尽量细化,接口中的方法要尽量的少,而不要建立一个庞大的接口供很多的依赖类来调用;

这里有的小伙们可能就有疑问了,这好像与单一职责有点类似呀!是的,确实有点类似,但是完全不同,单一职责强调的是类和接口的职责要单一,并没有强调接口的方法也要少,而接口隔离原则强调的是接口方法的松散程度;

  1. 降低耦合度:接口隔离原则将接口细化,减少了不相关的方法和依赖关系,降低了模块之间的耦合度。
  2. 提高灵活性:通过细粒度的接口定义,系统更容易适应变化,可以灵活地替换实现,而不影响其他部分的代码。
  3. 增强可维护性:接口隔离原则使得代码更加清晰、可读性更高,便于理解和维护。
  4. 提高代码复用性:通过接口的细化和适配器模式的使用,可以实现接口的复用,减少重复代码的编写。

迪米特原则

迪米特法则又叫 最少知道原则,即一个类对自己所依赖的类知道的越少越好。具体表现:

  1. 对于被依赖的类不管多么复杂,都尽量将逻辑封装在类的内部。对外除了提供的public 方法,不对外泄露任何细节信息。
  2. 两个实体间无需直接通信,可以通过第三方进行间接调用。
  3. 迪米特法则还有一个更简单的定义:只与直接的朋友通信。那什么是“直接朋友”呢?直接的朋友:每个对象都会与其他对象有耦合关系,只要两个对象之间有耦合关系,我们就说这两个对象之间是朋友关系。耦合的方式很多,依赖、关联、组合、聚合等。我们称出现成员变量、方法参数、方法返回值中的类为直接朋友,而出现在局部变量中的类不是直接朋友。也就是说,陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部。

好处:

  1. 降低类之间的耦合度:迪米特原则要求限制对象之间的直接交互,减少对象之间的依赖关系,避免出现复杂的交互关系和耦合度高的代码。
  2. 提高模块的相对独立性:通过迪米特原则,我们可以将对象之间的依赖关系转化为通过第三者间接交互,增加了系统的独立性和可维护性。
  3. 提高类的可复用率和系统的扩展性:由于迪米特原则降低了类之间的耦合度,使得类更加独立和可复用,同时也使得系统更加易于扩展和维护。

总结

最后,还是要强调一点,设计原则和设计模式绝对不是灵丹妙药,全用上就是好。当然设计原则有人理解是六种,也有理解是七种的。不管理解是几种,设计模式和设计原则属于方法论的内容,是要帮助我们解决具体的业务问题的,当然需要具体问题具体对待。