《设计模式之禅》第二版 学习之六大设计原则（一）

之前的开发中对于代码只是为了使用而使用，没有去深入的理解，从而也造成了开发水平一直原地踏步，对于一个合格的程序员来说，写代码绝不单单是Ctrl+C和Ctrl+V为了完成项目, 于是决定从今天起，用一个月左右的时间去读《设计模式之禅》，希望升华一下自己的编程思想，提高自己的代码水平。前两天的内容偏理论一些，基本是照着书上敲来的。

• 《设计模式之禅》介绍
  

  《设计模式之禅》是设计模式领域公认的3本经典著作之一，“极具趣味，容易理解，但讲解又极为严谨和透彻”是本书的写作风格和方法的最大特点。第1版2010年出版，畅销至今，广受好评，是该领域的里程碑著作。深刻解读6大设计原则和28种设计模式的准确定义、应用方法和最佳实践，全方位比较各种同类模式之间的异同，详细讲解将不同的模式组合使用的方法。第2版在第1版的基础上有两方面的改进，一方面结合读者的意见和建议对原有内容中的瑕疵进行了修正和完善，另一方面增加了4种新的设计模式，希望这一版能为广大程序员们奉上一场更加完美的设计模式盛宴！
  全书共38章，分为五部分：第一部分（第1～6章），以一种全新的视角对面向对象程序设计的6大原则进行了深刻解读，旨在让读者能更深刻且准确地理解这些原则，为后面的学习打下基础；第二部分（第7～29章）通过大量生动的案例讲解和分析了23种最常用的设计模式，并进行了扩展讲解，通俗易懂，趣味性极强而又紧扣模式的核心；第三部分（第30～33章）对同类型和相关联的模式进行了深入分析和比较，旨在阐明各种设计模式之间的差别以及它们的理想应用场景；第四部分（第34～36章）探讨了如何在实际开发中将各种设计模式混合起来使用，以发挥设计模式的最大效用；第五部分（第37～38章）是本书的扩展篇，首先从实现的角度对MVC框架的原理进行了深入分析，然后讲解了5种新的设计模式的原理、意图和最佳实践。

六大设计原则

• 单一职责原则
• 里式替换原则
• 依赖倒置原则
• 接口隔离原则
• 迪米特法则
• 开闭原则

单一职责原则

单一职责原则的英文名称是Single Responsibility Principle，简称是SRP。SRP的原话解释：
There should never be more than one reason for a class to change.这个原则存在争议之处在于对职责的定义；什么是类的职责，以及怎么划分类的职责。我们先举个例子来说明什么是单一职责原则。

只要做过项目，肯定要接触到用户、机构、角色管理这些模块，基本上使用的都是RBAC模型（Role-Based Access Control，基于角色的访问控制，通过分配和取消角色来完成用户权限的授予和取消，使动作主体（用户）与资源的行为（权限）分离），确实是一个很好的解决办法。我们这里要讲的是用户管理、修改用户的信息、增加机构（一个人属于多个机构）、增加角色等，用户有这么多的信息和行为要维护，我们就把这些写到一个接口中，都是用户管理类嘛，我们先来看它的类图，如图1-1所示。

这张图的问题在于，用户的属性和用户的行为没有分开，这是一个严重的错误！这个接口确实设计得一团糟，应该把用户的信息抽取成一个BO（Business Object，业务对象），把行为抽取成一个
Biz（Business Logic，业务逻辑），按照这个思路对类图进行修正，如图1-2所示。

重新拆封成两个接口，IUserBO负责用户的属性，简单地说，IUserBO的职责就是收集和反馈用户的属性信息；IUserBiz负责用户的行为，完成用户信息的维护和变更。各位可能要说了，这个与我实际工作中用到的User类还是有差别的呀！别着急，我们先来看一看分拆成两个接口怎么使用。OK，我们现在是面向接口编程，所以产生了这个UserInfo对象之后，当然可以把它当IUserBO接口使用。也可以当IUserBiz接口使用，这要看你在什么地方使用了。要获得用户信息，就当是IUserBO的实现类；要是希望维护用户的信息，就把它当作IUserBiz的实现类就成了，如代码清单1-1所示。

//代码清单1-1 分清职责后的代码示例IUserInfo userInfo = new UserInfo();//我要赋值了，我就认为它是一个纯粹的BOIUserBO userBO = (IUserBO)userInfo;userBO.setPassword("abc");//我要执行动作了，我就认为是一个业务逻辑类IUserBiz userBiz = (IUserBiz)userInfo;userBiz.deleteUser();

确实可以如此，问题也解决了，但是我们来分析一下刚才的动作，为什么要把一个接口拆分成两个呢？其实，在实际的使用中，我们更倾向于使用两个不同的类或接口：一个是IUserBO，一个是IUserBiz，类图如图1-3所示。

以上我们把一个接口拆分成两个接口的动作，就是依赖了单一职责原则，那什么是单一职责原则呢？单一职责原则的定义是：应该有且仅有一个原因引起类的变更。

单一职责原则提出了一个编写程序的标准，用“职责”或“变化原因”来衡量接口或类设计得是否优良，但是“职责”和“变化原因”都是不可度量的，因项目而异，因环境而异。
类的单一职责受到非常多因素的制约，纯理论地来讲，这个原则是非常优秀的，但是现实有现实的难处，你必须去考虑项目工期、成本、人员技术水平、硬件情况、网络情况甚至有时候还要考虑政府政策、垄断协议等因素。接口一定要做到单一职责，类的设计尽量做到只有一个原因引起变化。
对于单一职责原则，我的建议是接口一定要做到单一职责，类的设计尽量做到只有一个原因引起变化。

里氏替换原则

在面向对象的语言中，继承是必不可少的、非常优秀的语言机制，它有如下优点：
1.代码共享，减少创建类的工作量，每个子类都拥有父类的方法和属性；
2.提高代码的重用性；
3.子类可以形似父类，但又异于父类，“龙生龙，凤生凤，老鼠生来会打洞”是说子拥有父的“种”，“世界上没有两片完全相同的叶子”是指明子与父的不同；
4.提高代码的可扩展性，实现父类的方法就可以“为所欲为”了，君不见很多开源框架的扩展接口都是通过继承父类来完成的；
5.提高产品或项目的开放性。
自然界的所有事物都是优点和缺点并存的，即使是鸡蛋，有时候也能挑出骨头来，继承的缺点如下：
1.继承是侵入性的。只要继承，就必须拥有父类的所有属性和方法；
2.降低代码的灵活性。子类必须拥有父类的属性和方法，让子类自由的世界中多了些约束；
3.增强了耦合性。当父类的常量、变量和方法被修改时，需要考虑子类的修改，而且在缺乏规范的环境下，这种修改可能带来非常糟糕的结果——大段的代码需要重构。

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Java使用extends关键字来实现继承，它采用了单一继承的规则，C++则采用了多重继承的规则，一个子类可以继承多个父类。从整体上来看，利大于弊，怎么才能让“利”的因素发挥最大的作用，同时减少“弊”带来的麻烦呢？解决方案是引入里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP），什么是里氏替换原则呢？它有两种定义：

• 第一种定义，也是最正宗的定义：If for each object o1 of type S there is an object o2 of type T such that for all programs P defined in terms of T,the behavior of P is unchanged when o1 is substituted for o2 then S is a subtype of T.（如果对每一个类型为S的对象o1，都有类型为T的对象o2，使得以T定义的所有程序P在所有的对象o1都代换成o2时，程序P的行为没有发生变化，那么类型S是类型T的子类型。）

• 第二种定义：Functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it.（所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。）

  第二个定义是最清晰明确的，通俗点讲，只要父类能出现的地方子类就可以出现，而且替换为子类也不会产生任何错误或异常，使用者可能根本就不需要知道是父类还是子类。但是，反过来就不行了，有子类出现的地方，父类未必就能适应。
  举一个例子：生物学的分类体系中把企鹅归属为鸟类。我们模仿这个体系，设计出这样的类和关系。
  类“鸟”中有个方法fly，企鹅自然也继承了这个方法，可是企鹅不能飞阿，于是，我们在企鹅的类中覆盖了fly方法，告诉方法的调用者：企鹅是不会飞的。这完全符合常理。但是，这违反了LSP，企鹅是鸟的子类，可是企鹅却不能飞！需要注意的是，此处的“鸟”已经不再是生物学中的鸟了，它是软件中的一个类、一个抽象。
  有人会说，企鹅不能飞很正常啊，而且这样编写代码也能正常编译，只要在使用这个类的客户代码中加一句判断就行了。但是，这就是问题所在！首先，客户代码和“企鹅”的代码很有可能不是同时设计的，在当今软件外包一层又一层的开发模式下，你甚至根本不知道两个模块的原产地是哪里，也就谈不上去修改客户代码了。客户程序很可能是遗留系统的一部分，很可能已经不再维护，如果因为设计出这么一个“企鹅”而导致必须修改客户代码，谁应该承担这部分责任呢？“修改客户代码”直接违反了OCP，这就是OCP的重要性。违反LSP将使既有的设计不能封闭！

里氏替换原则为良好的继承定义了一个规范，一句简单的定义包含了4层含义。

1. 子类必须完全实现父类的方法
   我们在做系统设计时，经常会定义一个接口或抽象类，然后编码实现，调用类则直接传入接口或抽象类，其实这里已经使用了里氏替换原则。

2. 子类可以有自己的个性
   子类当然可以有自己的行为和外观了，也就是方法和属性，那这里为什么要再提呢？是因为里氏替换原则可以正着用，但是不能反过来用。在子类出现的地方，父类未必就可以胜任。

3. 子类覆盖或实现父类的方法时输入参数可以被放大
   子类的方法可以重载（Overload）父类的方法，并把输入参数设置成为父类的方法的输入参数的父类（即把输入参数放大,—子类参数是父类参数的父类）。这时，通过父类的引用调用这个方法，实际调用的还是父类的方法，子类的方法由于只是重载而不是覆写（Override），会被隐藏掉。子类可以覆写（Override）父类的方法。

4. 覆写或实现父类的方法时输出结果可以被缩小
   父类的一个方法的返回值是一个类型T，子类的相同方法（重载或覆写）的返回值为S，那么里氏替换原则就要求S必须小于等于T，也就是说，要么S和T是同一个类型，要么S是T的子类，为什么呢？分两种情况，如果是覆写，父类和子类的同名方法的输入参数是相同的，两个方法的范围值S小于等于T，这是覆写的要求，这才是重中之重，子类覆写父类的方法，天经地义。如果是重载，则要求方法的输入参数类型或数量不相同，在里氏替换原则要求下，就是子类的输入参数宽于或等于父类的输入参数，也就是说你写的这个方法是不会被调用的，参考上面讲的前置条件。采用里氏替换原则的目的就是增强程序的健壮性，版本升级时也可以保持非常好的兼容性。即使增加子类，原有的子类还可以继续运行。在实际项目中，每个子类对应不同的业务含义，使用父类作为参数，传递不同的子类完成不同的业务逻辑，非常完美！