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一天一个设计模式---分类与六大原则

2016-08-31 14:37 429 查看

一、设计模式的分类

设计模式可以分为三大类：

(1) 创建型模式

抽象工厂模式：http://blog.csdn.net/oDeviloo/article/details/52471559

生成器模式：http://blog.csdn.net/oDeviloo/article/details/52684935

工厂方法模式：http://blog.csdn.net/oDeviloo/article/details/52464359

原型模式：http://blog.csdn.net/oDeviloo/article/details/52760783

单例模式：http://blog.csdn.net/oDeviloo/article/details/52388833

(2) 结构型模式

适配器模式：http://blog.csdn.net/oDeviloo/article/details/52535105

桥接模式：http://blog.csdn.net/oDeviloo/article/details/52816069

组合模式：http://blog.csdn.net/oDeviloo/article/details/52839170

装饰者模式：http://blog.csdn.net/oDeviloo/article/details/52488283

外观模式：http://blog.csdn.net/oDeviloo/article/details/52918773

享元模式：http://blog.csdn.net/oDeviloo/article/details/52458677

代理模式：http://blog.csdn.net/oDeviloo/article/details/52420690

(3) 行为模式

图片出处《设计模式》一书

二、设计模式六大原则

1. 单一职责原则

定义：不要存在多于一个导致类变更的原因。通俗的说，即一个类只负责一项职责。如果一个类包含多种职责，就应该把类拆分。

场景：如果类A有两个职责：d1，d2。当职责d1需要修改时，可能会导致原本运行正常的职责d2功能产生问题。

方案：如果一个类包含多种职责，就应该把类拆分。分别建立两个类A、B，让A负责d1，B负责d2。当需要修改某一职责，那么将不会对另外一个功能产生影响。

2. 里氏替换原则

定义：这一原则与继承紧密相关。如果对每一个类型为 T1的对象 o1，都有类型为 T2 的对象o2，使得以 T1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 T2 是类型 T1 的子类型。所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

场景：有一功能P1，由类A完成。现需要将功能P1进行扩展，扩展后的功能为P，其中P由原有功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成，则子类B在完成新功能P2的同时，有可能会导致原有功能P1发生故障。

// 我们需要完成一个两数相减的功能，由类A来负责。
class A{
public int func1(int a, int b){
return a-b;
}
}

public class Client{
public static void main(String[] args){
A a = new A();
System.out.println("100-50="+a.func1(100, 50));
System.out.println("100-80="+a.func1(100, 80));
}
}

运行结果：

100-50=50

100-80=20

如果我们需要增加一个新的功能：完成两数相加，然后再与100求和，由类B来负责。

那么类B则要完成两个功能：

- 两数相减

- 两数相加，然后再加100

由于类A已经实现了第一个功能，所以类B继承类A后，只需要再完成第二个功能就可以了，代码如下：

class B extends A{
public int func1(int a, int b){
return a+b;
}

public int func2(int a, int b){
return func1(a,b)+100;
}
}

public class Client{
public static void main(String[] args){
B b = new B();
System.out.println("100-50="+b.func1(100, 50));
System.out.println("100-80="+b.func1(100, 80));
System.out.println("100+20+100="+b.func2(100, 20));
}
}

类B完成后，运行结果：

100-50=150

100-80=180

100+20+100=220

方案：当使用继承时，遵循里氏替换原则。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：

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。

子类中可以增加自己特有的方法。

当子类的方法重载父类的方法时，方法的形参要比父类方法的输入参数更宽松。

当子类的方法实现父类的抽象方法时，方法的返回值要比父类更严格。

3. 依赖倒置原则

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。

场景：类A的方法依赖类B，如果需要A通过C来实现同样的功能，则必须通过修改类A的代码来达成。这种场景下，类A一般是高层模块，负责复杂的业务逻辑；类B和类C是低层模块，负责基本的原子操作；假如修改类A，会给程序带来不必要的风险。

class Book{
public String getContent(){
return "书中的故事";
}
}

class Mother{
public void narrate(Book book){
System.out.println(book.getContent());
}
}

public class Client{
public static void main(String[] args){
Mother mother = new Mother();
mother.narrate(new Book());
}
}

运行结果：

书中的故事

假如有一天，我们不是给书而是给一份报纸，让这位母亲读下报纸上的事。报纸代码如下：

class Newspaper{
public String getContent(){
return "报纸上的新闻";
}
}

我们会发现一个问题，我们需要修改原来的narrate，将入参修改。或者，我们可以新建一个方法。但是，这样也需要修改Mother的代码。使用面向接口编程，会很好的解决这个问题

public void narrate(Newspaper papper){
System.out.println(papper.getContent());
}

方案：通过面向接口编程，将方法的参数类型设置为接口。而之前的具体实现类来实现接口中的方法。

class Book implements IReader{
public String getContent(){
return "书中的故事";
}
}

class Newspaper implements IReader{
public String getContent(){
return "报纸上的新闻";
}
}

class Mother{
public void narrate(IReader reader){
System.out.println(reader.getContent());
}
}

public class Client{
public static void main(String[] args){
Mother mother = new Mother();
mother.narrate(new Book());
mother.narrate(new Newspaper());
}
}

4. 接口隔离原则

定义：实现类不应该依赖它不需要实现接口具体方法的接口。

场景：接口A需要实现方法a、b、c，具体实现类B实现方法a、b，实现类C实现a、c。所以B,C需要实现它们不需要的方法。

方案：将接口A继续拆分为独立的几个接口，类B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。

5. 迪米特法则(最少知道原则)

定义：一个对象应该对其他对象保持最少的了解。也就是说：一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说无论被依赖的类多么复杂，都应该将逻辑封装在方法的内部，通过public方法提供给外部。这样当被依赖的类变化时，才能最小的影响该类。

场景：类与类之间的关系越密切，耦合度越大，当一个类发生改变时，对另一个类的影响也越大。

// 总公司员工
public class Employee {
}

// 子公司员工
public class ChildEmployee {
}

public class ChildEmployeeService {
// 输出所有子公司员工
public void printAllChildEmployee() {
List<ChildEmployee> list = new ArrayList<ChildEmployee>();
for(int i=0; i<30; i++){
ChildEmployee emp = new ChildEmployee();
list.add(emp);
}

for (ChildEmployee childEmployee : list) {
System.out.println(childEmployee);
}
}

}

public class EmployeeService {
// 输出所有总公司员工
public void printAllEmployee() {
List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
for (int i = 0; i < 30; i++) {
Employee emp = new Employee();
list.add(emp);
}

for (Employee employee : list) {
System.out.println(employee);
}
}

// 输出所有公司员工
public void printEmployee() {
// 输出所有子公司员工
List<ChildEmployee> list = new ArrayList<ChildEmployee>();
for (int i = 0; i < 30; i++) {
ChildEmployee emp = new ChildEmployee();
list.add(emp);
}

for (ChildEmployee childEmployee : list) {
System.out.println(childEmployee);
}

// 输出所有总公司员工
List<Employee> list2 = new ArrayList<Employee>();
for (int i = 0; i < 30; i++) {
Employee emp = new Employee();
list2.add(emp);
}

for (Employee employee : list2) {
System.out.println(employee);
}
}
}

// 测试用例
public class Test {
public static void main(String[] args) {
EmployeeService e = new EmployeeService();
e.printEmployee();
}
}

现在这个设计的主要问题出在EmployeeService中，根据迪米特法则，只与直接的朋友发生通信，而ChildEmployee类和EmployeeService类并不应该有直接关系，从逻辑上讲总公司只与他的分公司耦合就行了，与分公司的员工并没有任何联系，而和分公司员工的相关操作应该交给分公司来处理。

方案：软件编程的总的原则：低耦合，高内聚。尽量降低类与类之间的耦合。

// 修改EmployeeService类printEmployee方法，让总公司调用子公司的业务方法来实习和子公司员工的解耦合
public void printEmployee(ChildEmployeeService service) {
// 输出所有子公司员工
service.printAllChildEmployee();

// 输出所有总公司员工
List<Employee> list2 = new ArrayList<Employee>();
for (int i = 0; i < 30; i++) {
Employee emp = new Employee();
list2.add(emp);
}

for (Employee employee : list2) {
System.out.println(employee);
}
}

public class Test {
public static void main(String[] args) {
EmployeeService e = new EmployeeService();
e.printEmployee(new ChildEmployeeService());
}
}

6. 开闭原则

定义：对扩展开放，对修改关闭

场景：在软件的生命周期内，因为变化、升级和维护等原因需要对软件原有代码进行修改时，可能会给旧代码中引入错误

方案：当软件需要变化时，不应该通过修改已有的代码来实现变化，而是尽量通过扩展原有代码。这是为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。

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标签： 设计模式

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