设计模式之七大原则

1 开闭原则

1.1 简介

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。

1.2 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");}
}

1.3 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();
    }
}

2 接口隔离原则

2.1 简介

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。

2.2 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();
    }
}

2.3 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();
    }
}

3 依赖倒转原则

3.1 简介

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。

3.2 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");
    }
}

3.3 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");
    }
}

4 单一职责原则

4.1 简介

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。

#单一职责的优点:

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。

4.2 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...");
    }
}

4.3 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...");
    }
}

5 里氏代换原则

5.1 简介

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。

5.2 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。

5.3 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");
    }
}

5.4 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");
    }
}

6 迪米特法则,又称最少知道原则

6.1 简介

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。

6.2 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();
    }
}

6.2 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();
    }
}

7 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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