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设计模式六大原则

时间:2024-07-09 15:43:54浏览次数:18  
标签:六大 父类 原则 子类 接口 开闭 设计模式 方法

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

定义:一个类只负责一个功能领域中的相应职责,或者可以定义为:就一个类而言,应该只有一个引起它变化的原因。
问题由来:类T负责两个不同的职责:职责P1,职责P2。当由于职责P1需求发生改变而需要修改类T时,有可能会导致原本运行正常的职责P2功能发生故障。
1、单一职责原则,实现类要职责单一;
2、里氏替换原则,不要破坏继承体系;
3、依赖倒置原则,要面向接口编程;
4、接口隔离原则,在设计接口的时候要精简单一;
5、迪米特原则,要降低耦合;
6、开闭原则,要对扩展开放,对修改关闭。
单一职责原的优点有:
1.可以降低类的复杂度,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,如果单一职责原则遵守的好,当修改一个功能时,可以显著降低对其他功能的影响。

二.开闭原则(Open-Closed Principle, OCP)

定义:一个软件实体应当对扩展开放,对修改关闭。即软件实体应尽量在不修改原有代码的情况下进行扩展
问题由来:任何软件都需要面临一个很重要的问题,即它们的需求会随时间的推移而发生变化。因为变化,升级和维护等原因,如果需要对软件原有代码进行修改,可能会给旧代码引入错误,也有可能会使我们不得不对整个功能进行重构,并且需要原有代码经过重新测试,所以当软件需要变化时,尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化,而不是通过修改已有的代码来实现使我们需要的。
为了满足开闭原则,需要对系统进行抽象化设计,抽象化是开闭原则的关键。在Java、C#等编程语言中,可以为系统定义一个相对稳定的抽象层,而将不同的实现行为移至具体的实现层中完成。如果需要修改系统的行为,无须对抽象层进行任何改动,只需要增加新的具体类来实现新的业务功能即可,实现在不修改已有代码的基础上扩展系统的功能,达到开闭原则的要求。
为什么使用开闭原则:
第一:开闭原则非常有名,只要是面向对象编程,在开发时都会强调开闭原则
第二:开闭原则是最基础的设计原则,其它的五个设计原则都是开闭原则的具体形态,也就是说其它的五个设计原则是指导设计的工具和方法,而开闭原则才是其精神领袖。依照Java语言的称谓,开闭原则是抽象类,而其它的五个原则是具体的实现类。
第三:开闭原则可以提高复用性
在面向对象的设计中,所有的逻辑都是从原子逻辑组合而来,而不是在一个类中独立实现一套业务逻辑。只有这样的代码才可以复用,逻辑粒度越小,被复用的可能性越大。为什么要复用呢?复用可以减少代码的重复,避免相同的逻辑分散在多个角落,减少维护人员的工作量以及系统变化时产生bug的机会。怎么才能提高复用率呢?设计者需要缩小逻辑粒度,直到一个逻辑不可以分为止。
第四:开闭原则可以提高维护性
一款软件量产后,维护人员的工作不仅仅对数据进行维护,还可能要对程序进行扩展,维护人员最乐意的事是扩展一个类,而不是修改一个类。让维护人员读懂原有代码,再进行修改,是一件非常痛苦的事情,不要让他在原有的代码海洋中游荡后再修改,那是对维护人员的折磨和摧残。
第五:面向对象开发的要求
万物皆对象,我们要把所有的事物抽象成对象,然后针对对象进行操作,但是万物皆发展变化,有变化就要有策略去应对,怎么快速应对呢?这就需要在设计之初考虑到尽可能多变化的因素,然后留下接口,等待“可能”转变为“现实”。
如何使用开闭原则
第一:抽象约束
抽象是对一组事物的通用描述,没有具体的实现,也就表示它可以有非常多的可能性,可以跟随需求的变化而变化。因此,通过接口或抽象类可以约束一组可能变化的行为,并且能够实现对扩展开放,其包含三层含义:
1.通过接口或抽象类约束扩散,对扩展进行边界限定,不允许出现在接口或抽象类中不存在的public方法。
2.参数类型,引用对象尽量使用接口或抽象类,而不是实现类,这主要是实现里氏替换原则的一个要求
3.抽象层尽量保持稳定,一旦确定就不要修改
第二:元数据(metadata)控件模块行为
编程是一个很苦很累的活,那怎么才能减轻压力呢?答案是尽量使用元数据来控制程序的行为,减少重复开发。什么是元数据?用来描述环境和数据的数据,通俗的说就是配置参数,参数可以从文件中获得,也可以从数据库中获得。
第三:制定项目章程
在一个团队中,建立项目章程是非常重要的,因为章程是所有开发人员都必须遵守的约定,对项目来说,约定优于配置。这比通过接口或抽象类进行约束效率更高,而扩展性一点也没有减少
第四:封装变化
对变化封装包含两层含义:
(1)将相同的变化封装到一个接口或抽象类中
(2)将不同的变化封装到不同的接口或抽象类中,不应该有两个不同的变化出现在同一个接口或抽象类中。 封装变化,也就是受保护的变化,找出预计有变化或不稳定的点,我们为这些变化点创建稳定的接口。

三、里氏代换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)

定义:里氏代换原则(Liskov Substitution Principle, LSP):所有引用基类(父类)的地方必须能透明地使用其子类的对象。
继承优点
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;提高代码的重用性;子类可以形似父类,但又异于父类;提高代码的可扩展性,实现父类的方法就可以“为所欲为”了;提高产品或项目的开放性。
继承缺点
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;降低代码的灵活性。子类必须拥有父类的属性和方法;
增强了耦合性。当父类的常量、变量和方法被修改时,必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;大片的代码需要重构。
克服继承的缺点——里氏替换原则
从整体上来看,利大于弊。
里氏代换原则告诉我们,在软件中将一个基类对象替换成它的子类对象,程序将不会产生任何错误和异常,反过来则不成立,如果一个软件实体使用的是一个子类对象的话,那么它不一定能够使用基类对象。例如:我喜欢动物,那我一定喜欢狗,因为狗是动物的子类;但是我喜欢狗,不能据此断定我喜欢动物,因为我并不喜欢老鼠,虽然它也是动物。
里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一,由于使用基类对象的地方都可以使用子类对象,因此在程序中尽量使用基类类型来对对象进行定义,而在运行时再确定其子类类型,用子类对象来替换父类对象。
在使用里氏代换原则时需要注意如下几个问题:
(1)子类的所有方法必须在父类中声明,或子类必须实现父类中声明的所有方法。根据里氏代换原则,为了保证系统的扩展性,在程序中通常使用父类来进行定义,如果一个方法只存在子类中,在父类中不提供相应的声明,则无法在以父类定义的对象中使用该方法。
(2) 我们在运用里氏代换原则时,尽量把父类设计为抽象类或者接口,让子类继承父类或实现父接口,并实现在父类中声明的方法,运行时,子类实例替换父类实例,我们可以很方便地扩展系统的功能,同时无须修改原有子类的代码,增加新的功能可以通过增加一个新的子类来实现。里氏代换原则是开闭原则的具体实现手段之一。
(3) Java语言中,在编译阶段,Java编译器会检查一个程序是否符合里氏代换原则,这是一个与实现无关的、纯语法意义上的检查,但Java编译器的检查是有局限的,里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一。在本实例中,在传递参数时使用基类对象,除此以外,在定义成员变量、定义局部变量、确定方法返回类型时都可使用里氏代换原则。针对基类编程,在程序运行时再确定具体子类。

四、依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle,DIP)

定义:
高层模块不应该依赖低层模块,两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,其核心思想是:要面向接口编程,不要面向实现编程。
依赖倒转原则要求我们在程序代码中传递参数时或在关联关系中,尽量引用层次高的抽象层类,即使用接口和抽象类进行变量类型声明、参数类型声明、方法返回类型声明,以及数据类型的转换等,而不要用具体类来做这些事情。为了确保该原则的应用,一个具体类应当只实现接口或抽象类中声明过的方法,而不要给出多余的方法,否则将无法调用到在子类中增加的新方法。
在引入抽象层后,系统将具有很好的灵活性,在程序中尽量使用抽象层进行编程,而将具体类写在配置文件中,这样一来,如果系统行为发生变化,只需要对抽象层进行扩展,并修改配置文件,而无须修改原有系统的源代码,在不修改的情况下来扩展系统的功能,满足开闭原则的要求。
在实现依赖倒转原则时,我们需要针对抽象层编程,而将具体类的对象通过依赖注入(DependencyInjection, DI)的方式注入到其他对象中,依赖注入是指当一个对象要与其他对象发生依赖关系时,通过抽象来注入所依赖的对象。常用的注入方式有三种,分别是:构造注入,设值注入(Setter注入)和接口注入。构造注入是指通过构造函数来传入具体类的对象,设值注入是指通过Setter方法来传入具体类的对象,而接口注入是指通过在接口中声明的业务方法来传入具体类的对象。这些方法在定义时使用的是抽象类型,在运行时再传入具体类型的对象,由子类对象来覆盖父类对象。
依赖倒置原则的作用
(1)依赖倒置原则可以降低类间的耦合性。
(2)依赖倒置原则可以提高系统的稳定性。
(3)依赖倒置原则可以减少并行开发引起的风险。
(4)依赖倒置原则可以提高代码的可读性和可维护性。
依赖倒置原则的实现方法
依赖倒置原则的目的是通过要面向接口的编程来降低类间的耦合性,所以我们在实际编程中只要遵循以下4点,就能在项目中满足这个规则。
(1)每个类尽量提供接口或抽象类,或者两者都具备。
(2)变量的声明类型尽量是接口或者是抽象类。
(3)任何类都不应该从具体类派生。
(4)使用继承时尽量遵循里氏替换原则

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

定义:使用多个专门的接口,而不使用单一的总接口,即客户端不应该依赖那些它不需要的接口。
根据接口隔离原则,当一个接口太大时,我们需要将它分割成一些更细小的接口,使用该接口的客户端仅需知道与之相关的方法即可。每一个接口应该承担一种相对独立的角色,不干不该干的事,该干的事都要干。这里的“接口”往往有两种不同的含义:一种是指一个类型所具有的方法特征的集合,仅仅是一种逻辑上的抽象;另外一种是指某种语言具体的“接口”定义,有严格的定义和结构,比如Java语言中的interface。对于这两种不同的含义,ISP的表达方式以及含义都有所不同:
(1) 当把“接口”理解成一个类型所提供的所有方法特征的集合的时候,这就是一种逻辑上的概念,接口的划分将直接带来类型的划分。可以把接口理解成角色,一个接口只能代表一个角色,每个角色都有它特定的一个接口,此时,这个原则可以叫做“角色隔离原则”。
(2) 如果把“接口”理解成狭义的特定语言的接口,那么ISP表达的意思是指接口仅仅提供客户端需要的行为,客户端不需要的行为则隐藏起来,应当为客户端提供尽可能小的单独的接口,而不要提供大的总接口。在面向对象编程语言中,实现一个接口就需要实现该接口中定义的所有方法,因此大的总接口使用起来不一定很方便,为了使接口的职责单一,需要将大接口中的方法根据其职责不同分别放在不同的小接口中,以确保每个接口使用起来都较为方便,并都承担某一单一角色。接口应该尽量细化,同时接口中的方法应该尽量少,每个接口中只包含一个客户端(如子模块或业务逻辑类)所需的方法即可,这种机制也称为“定制服务”,即为不同的客户端提供宽窄不同的接口。
接口隔离原则和单一职责都是为了提高类的内聚性、降低它们之间的耦合性,体现了封装的思想,但两者是不同的:
(1)单一职责原则注重的是职责,而接口隔离原则注重的是对接口依赖的隔离。
(2)单一职责原则主要是约束类,它针对的是程序中的实现和细节;接口隔离原则主要约束接口,主要针对抽象和程序整体框架的构建。
接口隔离原则的优点
接口隔离原则是为了约束接口、降低类对接口的依赖性,遵循接口隔离原则有以下 5 个优点。
(1)将臃肿庞大的接口分解为多个粒度小的接口,可以预防外来变更的扩散,提高系统的灵活性和可维护性。
(2)接口隔离提高了系统的内聚性,减少了对外交互,降低了系统的耦合性。
(3)如果接口的粒度大小定义合理,能够保证系统的稳定性;但是,如果定义过小,则会造成接口数量过多,使设计复杂化;如果定义太大,灵活性降低,无法提供定制服务,给整体项目带来无法预料的风险。
(4)使用多个专门的接口还能够体现对象的层次,因为可以通过接口的继承,实现对总接口的定义。
(5)能减少项目工程中的代码冗余。过大的大接口里面通常放置许多不用的方法,当实现这个接口的时候,被迫设计冗余的代码。
接口隔离原则的实现方法
在具体应用接口隔离原则时,应该根据以下几个规则来衡量。
(1)接口尽量小,但是要有限度。一个接口只服务于一个子模块或业务逻辑。
(2)为依赖接口的类定制服务。只提供调用者需要的方法,屏蔽不需要的方法。
(3)了解环境,拒绝盲从。每个项目或产品都有选定的环境因素,环境不同,接口拆分的标准就不同深入了解业务逻辑。
(4)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。
在使用接口隔离原则时,我们需要注意控制接口的粒度,接口不能太小,如果太小会导致系统中接口泛滥,不利于维护;接口也不能太大,太大的接口将违背接口隔离原则,灵活性较差,使用起来很不方便。一般而言,接口中仅包含为某一类用户定制的方法即可,不应该强迫客户依赖于那些它们不用的方法。

六、迪米特法则(Law of Demeter, LoD)

定义:迪米特法则(Law of Demeter, LoD):一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用。
迪米特法则(Law of Demeter,LoD)又叫作最少知识原则(Least Knowledge Principle,LKP),
迪米特法则的优点
迪米特法则要求限制软件实体之间通信的宽度和深度,正确使用迪米特法则将有以下两个优点。
降低了类之间的耦合度,提高了模块的相对独立性。
由于亲合度降低,从而提高了类的可复用率和系统的扩展性。
但是,过度使用迪米特法则会使系统产生大量的中介类,从而增加系统的复杂性,使模块之间的通信效率降低。所以,在釆用迪米特法则时需要反复权衡,确保高内聚和低耦合的同时,保证系统的结构清晰
迪米特法则的实现方法
从迪米特法则的定义和特点可知,它强调以下两点:
从依赖者的角度来说,只依赖应该依赖的对象。
从被依赖者的角度说,只暴露应该暴露的方法。
所以,在运用迪米特法则时要注意以下 6 点。
在类的划分上,应该创建弱耦合的类。类与类之间的耦合越弱,就越有利于实现可复用的目标。
在类的结构设计上,尽量降低类成员的访问权限。
在类的设计上,优先考虑将一个类设置成不变类。
在对其他类的引用上,将引用其他对象的次数降到最低。
不暴露类的属性成员,而应该提供相应的访问器(set 和 get 方法)。
谨慎使用序列化(Serializable)功能。
总结
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
依赖倒置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
迪米特原则告诉我们要降低耦合
开闭原则是总纲,告诉我们要对扩展开放,对修改关闭

标签:六大,父类,原则,子类,接口,开闭,设计模式,方法
From: https://www.cnblogs.com/dinopell/p/18292061

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