【设计模式系列】之六大原则

设计模式的六大原则：

一、单一职责原则（Single Responsibility Principle） 

定义：

一个类仅有一个引起它变化的原因。

解析：

单一职责是针对类的方法而言，职责单一不等于就一个方法，而指的是一种类型的方法。举个例子：OnlineRecord类的单一职责体现在，其方法都是关于“上机记录”的，如：增加上机记录、查询上机记录、删除上机记录、修改上机记录。

优点：

1、降低类的复杂度：一个类只负责一项职责，其逻辑肯定要比负责多项职责简单的多；

2、提高类的可读性，提高系统的可维护性；

3、变更引起的风险降低。变更是必然的，但当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。

 

二、里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）

定义：

子类型必须能够替换掉它们的父类型。

解析：

子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。

它包含以下4层含义：

1、子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法。

2、子类中可以增加自己特有的方法。

3、当子类的方法重载父类的方法时，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。

4、当子类的方法实现父类的抽象方法时，方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格。

 

扩展：

继承的另类解析：父类中已经实现好的方法（相对于抽象方法而言），实际上是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约，但是如果子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。继承的弊端：增加对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能会产生故障。

 

在实际编程中，我们常常会通过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特别是运用多态比较频繁时，程序运行出错的几率非常大。如果非要重写父类的方法，比较通用的做法是：原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原有的继承关系去掉，采用依赖、聚合，组合等关系代替。

 

三、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

定义：

高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象；抽象不应该依赖细节；细节应该依赖抽象。

解析：

依赖倒转原则基于这样一个事实：相对于细节的多变性，抽象的东西要稳定的多。抽象指的是接口或者抽象类，细节就是具体的实现类，使用接口或者抽象类的目的是制定好规范和契约，而不去涉及任何具体的操作，把展现细节的任务交给他们的实现类去完成。中心思想是面向接口编程。

优点：

遵循依赖倒转原则可以降低类之间的耦合性，提高系统的稳定性，降低修改程序造成的风险。

 

四、迪米特法则（Law Of Demeter）

定义：

一个对象应该对其他对象保持最少的了解。（最少知道原则）

如果两个类不必彼此直接通信，那么这两个类就不应当发生直接的相互作用。如果其中一个类需要调用另一个类的某一个方法的话，可以通过第三者转发这个调用。

解析：

一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说，对于被依赖的类来说，无论逻辑多么复杂，都尽量地的将逻辑封装在类的内部，对外除了提供的public方法，不对外泄漏任何信息。

扩展：

迪米特法则还有一个更简单的定义：只与直接的朋友通信。首先来解释一下什么是直接的朋友：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。其中，我们称出现成员变量、方法参数、方法返回值中的类为直接的朋友，而出现在局部变量中的类则不是直接的朋友。也就是说，陌生的类最好不要作为局部变量的形式出现在类的内部。

优缺点：

强调类之间的松耦合：类之间的耦合越弱，越有利于代码复用，当类被修改，不会对有关系的类造成波及。虽然可以避免与非直接的类通信，但是要通信，必然会通过一个“中介”来发生联系。过分的使用迪米特原则，会产生大量这样的中介和传递类，导致系统复杂度变大。所以在采用迪米特法则时要反复权衡，既做到结构清晰，又要高内聚低耦合。

 

五、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

定义：

客户端不应该依赖它不需要的接口；一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。

解析：

问题由来：类A通过接口I依赖类B，类C通过接口I依赖类D，如果接口I对于类A和类B来说不是最小接口，则类B和类D必须去实现他们不需要的方法。

解决方案：将臃肿的接口I拆分为独立的几个接口，类A和类C分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则。

    采用接口隔离原则对接口进行约束时，要注意以下几点：

1、接口尽量小，但是要有限度。接口细化可以提高程序设计的灵活性，但是接口过小，则会造成数量过多，使设计复杂化。所以一定要适度。

2、为依赖接口的类定制服务，只暴露给调用的类它需要的方法，它不需要的方法则隐藏起来。只有专注地为一个模块提供定制服务，才能建立最小的依赖关系。

3、提高内聚，减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。

运用接口隔离原则，一定要适度，接口设计的过大或过小都不好。设计接口的时候，只有多花些时间去思考和筹划，才能准确地实践这一原则。

 

举例：

如图：类A依赖接口I中的方法1、方法2、方法3，类B是对类A依赖的实现。类C依赖接口I中的方法1、方法4、方法5，类D是对类C依赖的实现。对于类B和类D来说，虽然他们都存在着用不到的方法（也就是图中红色字体标记的方法），但由于实现了接口I，所以也必须要实现这些用不到的方法。

 

（图1  未遵循接口隔离原则的设计）

    可以看到，图中接口过于臃肿，只要接口中出现的方法，不管对依赖于它的类有没有用处，实现类中都必须去实现这些方法，这显然不是好的设计。如果将这个设计修改为符合接口隔离原则，就必须对接口I进行拆分。在这里我们将原有的接口I拆分为三个接口，拆分后的设计如图2所示：

（图2  遵循接口隔离原则的设计）

 

    本文例子中，将一个庞大的接口变更为3个专用的接口所采用的就是接口隔离原则。在程序设计中，依赖几个专用的接口要比依赖一个综合的接口更灵活。接口是设计时对外部设定的“契约”，通过分散定义多个接口，可以预防外来变更的扩散，提高系统的灵活性和可维护性。

 

接口隔离PK单一职责原则！区别

  其一，单一职责原则原注重的是职责；而接口隔离原则注重对接口依赖的隔离。

  其二，单一职责原则主要是约束类，其次才是接口和方法，它针对的是程序中的实现和细节；而接口隔离原则主要约束接口，主要针对抽象，针对程序整体框架的构建。

 

六、开闭原则（Open Closed Principle）

定义：

软件实体（类、模块、函数等等）应该可以扩展，但是不可修改。

解析：

我们改变一个软件时（比如扩展其他功能）/设计一个模块，应该通过扩展的方式来达到软件的改变，而不应该修改原有代码来实现变化。对扩展开放，对更改封闭

在"开-闭"原则中,不允许修改的是抽象的类或者接口,允许扩展的是具体的实现类。抽象类和接口既要预知可能变化的需求.又预见所有可能已知的扩展。所以在这里"抽象化"是关键。

扩展：

开闭原则的另类描述：对可变性的封装原则。它讲的是找到一个系统的可变因素，将之封装起来。该原则意味着两点:

1、一种可变性不应当散落在代码的很多角落，而应当封装到一个对象里面。继承应当被看做是封装变化的方法，而不应该被认为是一种从一般对象生成特殊对象的方法。

2、 一种可变性不应当与另外一种可变性混合在一起。这意味着一般的继承层次不会超过两层。

评价：

开闭原则算是前5中原则的一个抽象总结，前五种是开闭原则的一些具体实现，所以如果使用开闭原则，其实有点虚，因为它没有一个固定的模式，但是最终保证的是提高程序的复用性、可维护性等要求。

 

综述：

单一职责原则告诉我们实现类要职责单一；

里氏替换原则告诉我们不要破坏继承体系；

依赖倒转原则告诉我们要面向接口编程；

接口隔离原则告诉我们在设计接口的时候要精简单一；

迪米特法则告诉我们要降低耦合。

而开闭原则是总纲，他告诉我们要对扩展开放，对修改关闭。

 

    对这六个原则的遵守并不是和否的问题，而是多和少的问题，也就是说，我们一般不会说有没有遵守，而是说遵守程度的多少。任何事都是过犹不及，设计模式的六个设计原则也是一样，制定这六个原则的目的并不是要我们刻板的遵守他们，而需要根据实际情况灵活运用。对他们的遵守程度只要在一个合理的范围内，就算是良好的设计