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Java设计模式之七大原则

2020-03-08 13:32 399 查看

Java设计模式之七大原则

  • 总结

    • 设计模式作用

    • 代码重用性
    • 可读性
    • 可扩展性
    • 可靠性 (即：当我们增加新的功能后，对原来没有影响 )
    • 使程序呈现 高内聚 ，低耦合

    常用七大原则

    单一职责原则(Single Responsibility Principle)

    • 参考链接

      https://mp.weixin.qq.com/s/yPcjk-e1aKT_jIDWnW7wqQ

    • 概念
      对类来说的，即一个类应该只负责一项职责。

    • 适用范围

      如类A负责两个不同职责：职责1，职责2。 当职责1需求变更而改变A时，可能造成职责2执行错误， 所以需要将类A的粒度分解为 A1，A2

      单一职责原则适用的范围有接口、方法、类。按大家的说法，接口和方法必须保证单一职责，类就不必保证，前提是类中方法数量足够少，可以在方法级别保持单一职责原则

    • 案例代码

    接口隔离原则(Interface Segregation Principle)

    • 参考链接

      https://mp.weixin.qq.com/s/g9nVW3WJIfe9f-bu6ZYSAw

    • 概念

      客户端不应该依赖它不需要的接口，即一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上

    • 适用范围

      类A通过接口Interface1依赖类B，类C通过接口Interface1依赖类D，如果接口Interface1对于类A和类C来说都不是最小接口，那么类B和类D必须去实现他们不需要的方法

      将接口Interface1拆分独立的几个接口，类A和类C分别与他们需要的接口建立依赖关系。

    • 案例代码

    依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle)

    • 参考链接

      https://mp.weixin.qq.com/s/fb9X_HN7Gb_xj0JAh2Do9w

    • 概念

        高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖其抽象（模块间的依赖通过抽象发生，实现类之间不发生直接的依赖关系，其依赖关系是通过接口或抽象类产生的）

      1. 抽象不应该依赖细节（接口或抽象类不依赖于实现类）

      2. 细节应该依赖抽象（实现类依赖接口或抽象类）

      3. 依赖倒置的中心思想是面向接口编程

      4. 使用接口或抽象类的目的一是制定好规范，而不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

    • 适用范围

      Spring框架中的DI(依赖注入)思想

    • 依赖传递方式

        接口传递

        interface IOpenAndClose {//开关的接口
public void open(ITV tv); //抽象方法,接收接口
}

interface ITV { //ITV接口
public void play();
}

class ChangHong implements ITV {

@Override
public void play() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("长虹电视机，打开");
}

}
// 实现接口
class OpenAndClose implements IOpenAndClose{
public void open(ITV tv){
tv.play();
}
}

      1. 构造方法传递

        interface IOpenAndClose {
public void open(); //抽象方法
}

interface ITV { //ITV接口
public void play();
}

class OpenAndClose implements IOpenAndClose{

public ITV tv; //成员
public OpenAndClose(ITV tv){ //构造器
this.tv = tv;
}
public void open(){
this.tv.play();
}
}

      2. setter方式传递

        interface IOpenAndClose {
public void open(); // 抽象方法

public void setTv(ITV tv);
}

interface ITV { // ITV接口
public void play();
}

class OpenAndClose implements IOpenAndClose {
private ITV tv;

public void setTv(ITV tv) {
this.tv = tv;
}

public void open() {
this.tv.play();
}
}

class ChangHong implements ITV {

@Override
public void play() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("长虹电视机，打开");
}

}

    • 案例代码

        老板抽象类及类

        public abstract class Boss {

private Staff staff;

public Boss(Staff staff) {
this.staff = staff;
}

public abstract void support();

public abstract void askHelp(Boss boss);

public Staff getStaff() {
return staff;
}

public void setStaff(Staff staff) {
this.staff = staff;
}
}

public class BossImpl extends Boss {

public BossImpl(Staff staff) {
super(staff);
}

@Override
public void support() {
this.getStaff().service();
}

@Override
public void askHelp(Boss boss) {
boss.support();
}
}

      1. 员工抽象类及类

        public abstract class Staff {

private String name;

public abstract void service();

public abstract void askHelp(Boss boss);

public String getName() {
return name;
}

public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}

public class StaffImpl extends Staff{

public StaffImpl(String name) {
this.setName(name);
}

@Override
public void service() {

System.out.println(this.getName() + "提供服务");
}

@Override
public void askHelp(Boss boss) {
boss.support();
}
}

      2. 测试方法

        public class DependenceInversionTest {

public static void main(String[] args) {
Staff staffA = new StaffImpl("A员工");
Staff staffB = new StaffImpl("B员工");

Boss bossA = new BossImpl(staffA);
Boss bossB = new BossImpl(staffA);

//A老板向B老板求助
bossA.askHelp(bossB);

//B员工向A老板求支援
staffB.askHelp(bossA);

//A老板辞退了A员工，换成了C员工
Staff staffC = new StaffImpl("C员工");
bossA.setStaff(staffC);

//B员工向A老板求支援
staffB.askHelp(bossA);
}
}

    • 注意事项

        低层模块尽量都要有抽象类或接口，或两者都有，程序稳定性更好

      1. 变量都声明类型尽量是抽象类或接口，这样变量引用和实际对象间，就存在一个缓冲层，利于程序扩展和优化

      2. 继承时遵循里式替换原则

    里式替换原则(Liskov Substitution Principle)

    • 参考链接

      https://mp.weixin.qq.com/s/qjkPRhYWBEax8A59wZY3Lw

    • 概念

        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。(假如 A 能胜任 B 干的所有事情，那 B 就是 A 的父亲，也就是儿子要会父亲的所有能活，儿子活得再烂也要有父亲的水平。)

      1. 所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

    • 适用范围

      当需要重新父类(抽象类)原有非抽象方法时，将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、组合等关替代

    • 案例代码

    • 注意事项

        在使用继承时，遵循里式替换原则，在子类中尽量不要重写父类方法

      1. 里式替换原则中，继承实际上让两个类耦合性增强了，在适当的情况下，可以通过聚合、组合、依赖来解决问题

    开闭原则ocp(Open Closed Principle)

    • 参考链接
      https://mp.weixin.qq.com/s/szBP4A1TFQL1RVZvXEknRA

    • 概念

      软件中的对象（类，模块，函数等等）应该对于扩展是开放的，但是对于修改是封闭的

    • 适用范围

      编程中遵循其他原则，以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则

    • 案例代码

        改造前

        public class Ocp {

public static void main(String[] args) {
//使用看看存在的问题
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
graphicEditor.drawShape(new Triangle());
}

}

//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {
//接收Shape对象，然后根据type，来绘制不同的图形
public void drawShape(Shape s) {
if (s.m_type == 1)
drawRectangle(s);
else if (s.m_type == 2)
drawCircle(s);
else if (s.m_type == 3)
drawTriangle(s);
}

//绘制矩形
public void drawRectangle(Shape r) {
System.out.println(" 绘制矩形 ");
}

//绘制圆形
public void drawCircle(Shape r) {
System.out.println(" 绘制圆形 ");
}

//绘制三角形
public void drawTriangle(Shape r) {
System.out.println(" 绘制三角形 ");
}
}

//Shape类，基类
class Shape {
int m_type;
}

class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}
}

class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
}

//新增画三角形
class Triangle extends Shape {
Triangle() {
super.m_type = 3;
}
}

      1. 改造后

        //改进思路：把创建Shape类做成抽象类，并提供了一个抽象的draw方法，让子类去实现即可，当有新的图形种类时，只需要让新的图形类继承Shape，并实现darw方法即可，使用方的代码不需要修改
public class Ocp {

public static void main(String[] args) {
//使用看看存在的问题
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
graphicEditor.drawShape(new Triangle());
graphicEditor.drawShape(new OtherGraphic());
}

}

//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {
//接收Shape对象，调用draw方法
public void drawShape(Shape s) {
s.draw();
}

}

//Shape类，基类
abstract class Shape {
int m_type;

public abstract void draw();//抽象方法
}

class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}

@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 绘制矩形 ");
}
}

class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 绘制圆形 ");
}
}

//新增画三角形
class Triangle extends Shape {
Triangle() {
super.m_type = 3;
}
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 绘制三角形 ");
}
}

//新增一个图形
class OtherGraphic extends Shape {
OtherGraphic() {
super.m_type = 4;
}

@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 绘制其它图形 ");
}
}

    迪米特法则(Law of Demeter)

    • 参考链接

      https://mp.weixin.qq.com/s/Dxhdzfvfv0mI1_lDhrG8kw

    • 概念

        每个单元对于其他的单元只能拥有有限的知识：只是与当前单元紧密联系的单元

      1. 每个单元只能和它的朋友交谈：不能和陌生单元交谈

      2. 只和自己直接的朋友交谈

    • 适用范围

      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：依赖、关联、组合、聚合等。其中。我们称出现在成员变量，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。

    • 案例代码

      //客户端
public class Demeter1 {

public static void main(String[] args) {
System.out.println("~~~使用迪米特法则的改进~~~");
//创建了一个 SchoolManager 对象
SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();
//输出学院的员工id 和  学校总部的员工信息
schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());

}

}

//学校总部员工类
class Employee {
private String id;

public void setId(String id) {
this.id = id;
}

public String getId() {
return id;
}
}

//学院的员工类
class CollegeEmployee {
private String id;

public void setId(String id) {
this.id = id;
}

public String getId() {
return id;
}
}

//管理学院员工的管理类
class CollegeManager {
//返回学院的所有员工
public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {
List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();
for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了10个员工到 list
CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
emp.setId("学院员工id= " + i);
list.add(emp);
}
return list;
}

//输出学院员工的信息
public void printEmployee() {
//获取到学院员工
List<CollegeEmployee> list1 = getAllEmployee();
System.out.println("------------学院员工------------");
for (CollegeEmployee e : list1) {
System.out.println(e.getId());
}
}
}

//学校管理类

//分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager
//CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类，这样违背了 迪米特法则
class SchoolManager {
//返回学校总部的员工
public List<Employee> getAllEmployee() {
List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();

for (int i = 0; i < 5; i++) { //这里我们增加了5个员工到 list
Employee emp = new Employee();
emp.setId("学校总部员工id= " + i);
list.add(emp);
}
return list;
}

//该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id)
void printAllEmployee(CollegeManager sub) {

//分析问题-改进地方
//1. 将输出学院的员工方法，封装到CollegeManager
sub.printEmployee();

//获取到学校总部员工
List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
System.out.println("------------学校总部员工------------");
for (Employee e : list2) {
System.out.println(e.getId());
}
}
}

    • 注意事项

      迪米特法则的核心是降低类之间的耦合，并不是要求完全没有依赖关系

    合成复用原则(Composite Reuse Principle)

    • 参考链接

      https://blog.csdn.net/u012361379/article/details/88605867

    • 概念

      原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承

      继承是is-A，聚合是has-A

    • 适用范围

      当B类要使用A类的方法，尽量选用聚合方式解耦

    • 其他

      合成表示一种强的拥有关系，体现了严格的部分和整体的关系，部分和整体的生命周期一样，打个比方：人有两个胳膊，胳膊和人就是部分和整体的关系，人去世了，那么胳膊也就没用了，也就是说胳膊和人的生命周期是相同的

      聚合表示一种弱的拥有关系，体现的是A对象可以包含B对象，但是B对象并不是A对象的一部分，打个比方：人是群居动物，所以每个人属于一个人群，一个人群可以有多个人，所以人群和人是聚合的关系

    总结

    • 核心思想

        找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起

      1. 针对接口编程，而不是针对实现编程

      2. 为了交互对象之间的松耦合设计而努力

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