【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