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設計模式之--六大設計原則單一職責原則(Single Responsibility Principle)裡氏替換原則(Liskov Substitution Principle)依賴倒置原則(Dependence Inversion Principle)接口隔離原則(Interface Segregation Principle)迪米特法則(Law Of Demeter)開閉原則(Open Close Principle)

*為了收藏Word檔案,沒辦法上傳到Blog,就貼出來。

原CSDN資源位址:http://download.csdn.net/download/zhengzhb/4092743

請尊重原著。

單一職責原則(Single Responsibility Principle)

定義:

不要存在多于一個導緻類變更的原因。通俗的說,即一個類隻負責一項職責。

問題由來:

類T負責兩個不同的職責:職責P1,職責P2。當由于職責P1需求發生改變而需要修改類T時,有可能會導緻原本運作正常的職責P2功能發生故障。

解決方案:

遵循單一職責原則。分别建立兩個類T1、T2,使T1完成職責P1功能,T2完成職責P2功能。這樣,當修改類T1時,不會使職責P2發生故障風險;同理,當修改T2時,也不會使職責P1發生故障風險。

說到單一職責原則,很多人都會不屑一顧。因為它太簡單了。稍有經驗的程式員即使從來沒有讀過設計模式、從來沒有聽說過單一職責原則,在設計軟體時也會自覺的遵守這一重要原則,因為這是常識。在軟體程式設計中,誰也不希望因為修改了一個功能導緻其他的功能發生故障。而避免出現這一問題的方法便是遵循單一職責原則。雖然單一職責原則如此簡單,并且被認為是常識,但是即便是經驗豐富的程式員寫出的程式,也會有違背這一原則的代碼存在。為什麼會出現這種現象呢?因為有職責擴散。

所謂職責擴散,就是因為某種原因,職責 P 被分化為粒度更細的職責 P1 P2

比如:類T隻負責一個職責P,這樣設計是符合單一職責原則的。後來由于某種原因,也許是需求變更了,也許是程式的設計者境界提高了,需要将職責P細分為粒度更細的職責P1,P2,這時如果要使程式遵循單一職責原則,需要将類T也分解為兩個類T1和T2,分别負責P1、P2兩個職責。但是在程式已經寫好的情況下,這樣做簡直太費時間了。是以,簡單的修改類T,用它來負責兩個職責是一個比較不錯的選擇,雖然這樣做有悖于單一職責原則。

舉例說明,用一個類描述動物呼吸這個場景:

class Animal {

    public void breathe(String animal) {
        System.out.println(animal + "呼吸空氣");
    }

}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("豬");
    }
}      

運作結果:

牛呼吸空氣

羊呼吸空氣

豬呼吸空氣

程式上線後,發現問題了,并不是所有的動物都呼吸空氣的,比如魚就是呼吸水的。修改時如果遵循單一職責原則,需要将Animal類細分為陸生動物類Terrestrial,水生動物Aquatic,代碼如下:

class Terrestrial{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空氣");
    }
}

class Aquatic{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸水");
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Terrestrial terrestrial = new Terrestrial();
        terrestrial.breathe("牛");
        terrestrial.breathe("羊");
        terrestrial.breathe("豬");
        Aquatic aquatic = new Aquatic();
        aquatic.breathe("魚");
    }
}      

運作結果:

牛呼吸空氣

羊呼吸空氣

豬呼吸空氣

魚呼吸水

我們會發現如果這樣修改花銷是很大的,除了将原來的類分解之外,還需要修改用戶端。而直接修改類Animal來達成目的雖然違背了單一職責原則,但花銷卻小的多,代碼如下:

class Animal{
    public void breathe(String animal){
        if("魚".equals(animal)){
            System.out.println(animal+"呼吸水");
        }else{
            System.out.println(animal+"呼吸空氣");
        }
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("豬");
        animal.breathe("魚");
    }
}      

可以看到,這種修改方式要簡單的多。但是卻存在着隐患:有一天需要将魚分為呼吸淡水的魚和呼吸海水的魚,則又需要修改Animal類的breathe方法,而對原有代碼的修改會對調用“豬”“牛”“羊”等相關功能帶來風險,也許某一天你會發現程式運作的結果變為“牛呼吸水”了。這種修改方式直接在代碼級别上違背了單一職責原則,雖然修改起來最簡單,但隐患卻是最大的。還有一種修改方式:

class Animal{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空氣");
    }

    public void breathe2(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸水");
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("豬");
        animal.breathe2("魚");
    }
}      

可以看到,這種修改方式沒有改動原來的方法,而是在類中新加了一個方法,這樣雖然也違背了單一職責原則,但在方法級别上卻是符合單一職責原則的,因為它并沒有動原來方法的代碼。這三種方式各有優缺點,那麼在實際程式設計中,采用哪一中呢?其實這真的比較難說,需要根據實際情況來确定。我的原則是:隻有邏輯足夠簡單,才可以在代碼級别上違反單一職責原則;隻有類中方法數量足夠少,才可以在方法級别上違反單一職責原則;

例如本文所舉的這個例子,它太簡單了,它隻有一個方法,是以,無論是在代碼級别上違反單一職責原則,還是在方法級别上違反,都不會造成太大的影響。實際應用中的類都要複雜的多,一旦發生職責擴散而需要修改類時,除非這個類本身非常簡單,否則還是遵循單一職責原則的好。

遵循單一職責原的優點有:

l 可以降低類的複雜度,一個類隻負責一項職責,其邏輯肯定要比負責多項職責簡單的多;

l 提高類的可讀性,提高系統的可維護性;

l 變更引起的風險降低,變更是必然的,如果單一職責原則遵守的好,當修改一個功能時,可以顯著降低對其他功能的影響。

需要說明的一點是單一職責原則不隻是面向對象程式設計思想所特有的,隻要是子產品化的程式設計,都需要遵循這一重要原則。

裡氏替換原則(Liskov Substitution Principle)

肯定有不少人跟我剛看到這項原則的時候一樣,對這個原則的名字充滿疑惑。其實原因就是這項原則最早是在1988年,由麻省理工學院的一位姓裡的女士(Barbara Liskov)提出來的。

定義 1

如果對每一個類型為 T1的對象 o1,都有類型為 T2 的對象o2,使得以 T1定義的所有程式 P 在所有的對象 o1 都代換成 o2 時,程式 P 的行為沒有發生變化,那麼類型 T2 是類型 T1 的子類型。

定義 2

所有引用基類的地方必須能透明地使用其子類的對象。

問題由來:

有一功能P1,由類A完成。現需要将功能P1進行擴充,擴充後的功能為P,其中P由原有功能P1與新功能P2組成。新功能P由類A的子類B來完成,則子類B在完成新功能P2的同時,有可能會導緻原有功能P1發生故障。

解決方案:

當使用繼承時,遵循裡氏替換原則。類B繼承類A時,除添加新的方法完成新增功能P2外,盡量不要重寫父類A的方法,也盡量不要重載父類A的方法。

繼承包含這樣一層含義:父類中凡是已經實作好的方法(相對于抽象方法而言),實際上是在設定一系列的規範和契約,雖然它不強制要求所有的子類必須遵從這些契約,但是如果子類對這些非抽象方法任意修改,就會對整個繼承體系造成破壞。而裡氏替換原則就是表達了這一層含義。

繼承作為面向對象三大特性之一,在給程式設計帶來巨大便利的同時,也帶來了弊端。比如使用繼承會給程式帶來侵入性,程式的可移植性降低,增加了對象間的耦合性,如果一個類被其他的類所繼承,則當這個類需要修改時,必須考慮到所有的子類,并且父類修改後,所有涉及到子類的功能都有可能會産生故障。

舉例說明繼承的風險,我們需要完成一個兩數相減的功能,由類A來負責。

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));
    }
}      

運作結果:

100-50=50

100-80=20

後來,我們需要增加一個新的功能:完成兩數相加,然後再與100求和,由類B來負責。即類B需要完成兩個功能:

l 兩數相減。

l 兩數相加,然後再加100。

由于類A已經實作了第一個功能,是以類B繼承類A後,隻需要再完成第二個功能就可以了,代碼如下:

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 a = 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));
    }
}      

類B完成後,運作結果:

100-50=150

100-80=180

100+20+100=220

我們發現原本運作正常的相減功能發生了錯誤。原因就是類B在給方法起名時無意中重寫了父類的方法,造成所有運作相減功能的代碼全部調用了類B重寫後的方法,造成原本運作正常的功能出現了錯誤。在本例中,引用基類A完成的功能,換成子類B之後,發生了異常。在實際程式設計中,我們常常會通過重寫父類的方法來完成新的功能,這樣寫起來雖然簡單,但是整個繼承體系的可複用性會比較差,特别是運用多态比較頻繁時,程式運作出錯的幾率非常大。如果非要重寫父類的方法,比較通用的做法是:原來的父類和子類都繼承一個更通俗的基類,原有的繼承關系去掉,采用依賴、聚合,組合等關系代替。

裡氏替換原則通俗的來講就是:

子類可以擴充父類的功能,但不能改變父類原有的功能。

它包含以下4層含義:

子類可以實作父類的抽象方法,但不能覆寫父類的非抽象方法。

子類中可以增加自己特有的方法。

當子類的方法重載父類的方法時,方法的前置條件(即方法的形參)要比父類方法的輸入參數更寬松。

當子類的方法實作父類的抽象方法時,方法的後置條件(即方法的傳回值)要比父類更嚴格。

看上去很不可思議,因為我們會發現在自己程式設計中常常會違反裡氏替換原則,程式照樣跑的好好的。是以大家都會産生這樣的疑問,假如我非要不遵循裡氏替換原則會有什麼後果?

後果就是:你寫的代碼出問題的幾率将會大大增加。

依賴倒置原則(Dependence Inversion Principle)

定義:

高層子產品不應該依賴低層子產品,二者都應該依賴其抽象;抽象不應該依賴細節;細節應該依賴抽象。

問題由來:

類A直接依賴類B,假如要将類A改為依賴類C,則必須通過修改類A的代碼來達成。這種場景下,類A一般是高層子產品,負責複雜的業務邏輯;類B和類C是低層子產品,負責基本的原子操作;假如修改類A,會給程式帶來不必要的風險。

解決方案:

将類A修改為依賴接口I,類B和類C各自實作接口I,類A通過接口I間接與類B或者類C發生聯系,則會大大降低修改類A的幾率。

依賴倒置原則基于這樣一個事實:相對于細節的多變性,抽象的東西要穩定的多。以抽象為基礎搭建起來的架構比以細節為基礎搭建起來的架構要穩定的多。在java中,抽象指的是接口或者抽象類,細節就是具體的實作類,使用接口或者抽象類的目的是制定好規範和契約,而不去涉及任何具體的操作,把展現細節的任務交給他們的實作類去完成。

依賴倒置原則的中心思想是

面向接口程式設計,

我們依舊用一個例子來說明面向接口程式設計比相對于面向實作程式設計好在什麼地方。場景是這樣的,母親給孩子講故事,隻要給她一本書,她就可以照着書給孩子講故事了。代碼如下:

class Book{
    public String getContent(){
        return "很久很久以前有一個阿拉伯的故事……";
    }
}
class Mother{
    public void narrate(Book book){
        System.out.println("媽媽開始講故事");
        System.out.println(book.getContent());
    }
}
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Mother mother = new Mother();
        mother.narrate(new Book());
    }
}      

運作結果

媽媽開始講故事

很久很久以前有一個阿拉伯的故事……

運作良好,假如有一天,需求變成這樣:不是給書而是給一份報紙,讓這位母親講一下報紙上的故事。

class Newspaper{
    public String getContent(){
        return "林書豪38+7上司尼克斯擊敗湖人……";
    }
}      

這位母親卻辦不到,因為她居然不會讀報紙上的故事,這太荒唐了,隻是将書換成報紙,居然必須要修改Mother才能讀。假如以後需求換成雜志呢?換成網頁呢?還要不斷地修改Mother,這顯然不是好的設計。原因就是Mother與Book之間的耦合性太高了,必須降低他們之間的耦合度才行。

我們引入一個抽象的接口IReader。讀物,隻要是帶字的都屬于讀物。

interface IReader{
    public String getContent();
}      
Mother類與接口IReader發生依賴關系,而Book和Newspaper都屬于讀物的範疇,他們各自都去實作IReader接口,這樣就符合依賴倒置原則了,代碼修改為:      
class Newspaper implements IReader {
    public String getContent(){
        return "林書豪17+9助尼克斯擊敗老鷹……";
    }
}
class Book implements IReader{
    public String getContent(){
        return "很久很久以前有一個阿拉伯的故事……";
    }
}
class Mother{
    public void narrate(IReader reader){
        System.out.println("媽媽開始講故事");
        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());
    }
}      

運作結果

媽媽開始講故事

很久很久以前有一個阿拉伯的故事……

媽媽開始講故事

林書豪17+9助尼克斯擊敗老鷹……

這樣修改後,無論以後怎樣擴充Client類,都不需要再修改Mother類了。這隻是一個簡單的例子,實際情況中,代表高層子產品的Mother類将負責完成主要的業務邏輯,一旦需要對它進行修改,引入錯誤的風險極大。是以遵循依賴倒置原則可以降低類之間的耦合性,提高系統的穩定性,降低修改程式造成的風險。

采用依賴倒置原則給多人并行開發帶來了極大的便利,比如上例中,原本Mother類與Book類直接耦合時,Mother類必須等Book類編碼完成後才可以進行編碼,因為Mother類依賴于Book類。修改後的程式則可以同時開工,互不影響,因為Mother與Book類一點關系也沒有。參與協作開發的人越多、項目越龐大,采用依賴導緻原則的意義就越重大。現在很流行的TDD開發模式就是依賴倒置原則最成功的應用。

傳遞依賴關系有三種方式,以上的例子中使用的方法是

接口傳遞,

另外還有兩種傳遞方式:

構造方法傳遞

setter 方法傳遞,

相信用過Spring架構的,對依賴的傳遞方式一定不會陌生。

在實際程式設計中,我們一般需要做到如下3點:

低層子產品盡量都要有抽象類或接口,或者兩者都有。

變量的聲明類型盡量是抽象類或接口。

使用繼承時遵循裡氏替換原則。

總之,依賴倒置原則就是要我們面向接口程式設計,了解了面向接口程式設計,也就了解了依賴倒置。

接口隔離原則(Interface Segregation Principle)

定義:

用戶端不應該依賴它不需要的接口;一個類對另一個類的依賴應該建立在最小的接口上。

問題由來:

類A通過接口I依賴類B,類C通過接口I依賴類D,如果接口I對于類A和類B來說不是最小接口,則類B和類D必須去實作他們不需要的方法。

解決方案:

将臃腫的接口I拆分為獨立的幾個接口,類A和類C分别與他們需要的接口建立依賴關系。也就是采用接口隔離原則。

舉例來說明接口隔離原則:

設計模式之--六大設計原則單一職責原則(Single Responsibility Principle)裡氏替換原則(Liskov Substitution Principle)依賴倒置原則(Dependence Inversion Principle)接口隔離原則(Interface Segregation Principle)迪米特法則(Law Of Demeter)開閉原則(Open Close Principle)

(圖1 未遵循接口隔離原則的設計)

這個圖的意思是:類A依賴接口I中的方法1、方法2、方法3,類B是對類A依賴的實作。類C依賴接口I中的方法1、方法4、方法5,類D是對類C依賴的實作。對于類B和類D來說,雖然他們都存在着用不到的方法(也就是圖中紅色字型标記的方法),但由于實作了接口I,是以也必須要實作這些用不到的方法。對類圖不熟悉的可以參照程式代碼來了解,代碼如下:

interface I {
    public void method1();
    public void method2();
    public void method3();
    public void method4();
    public void method5();
}
class A{
    public void depend1(I i){
        i.method1();
    }
    public void depend2(I i){
        i.method2();
    }
    public void depend3(I i){
        i.method3();
    }
}
class B implements I{
    public void method1() {
        System.out.println("類B實作接口I的方法1");
    }
    public void method2() {
        System.out.println("類B實作接口I的方法2");
    }
    public void method3() {
        System.out.println("類B實作接口I的方法3");
    }
//對于類A來說,method4和method5不是必需的,但是由于接口A中有這兩個方法, 
//是以在實作過程中即使這兩個方法的方法體為空,也要将這兩個沒有作用的方法進行實作。 
    public void method4() {}
    public void method5() {}
}
class C{
    public void depend1(I i){
        i.method1();
    }
    public void depend2(I i){
        i.method4();
    }
    public void depend3(I i){
        i.method5();
    }
}
class D implements I{
    public void method1() {
        System.out.println("類D實作接口I的方法1");
    }
//對于類C來說,method2和method3不是必需的,但是由于接口A中有這兩個方法, 
//是以在實作過程中即使這兩個方法的方法體為空,也要将這兩個沒有作用的方法進行實作。 
    public void method2() {}
    public void method3() {}
    public void method4() {
        System.out.println("類D實作接口I的方法4");
    }
    public void method5() {
        System.out.println("類D實作接口I的方法5");
    }
}
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        A a = new A();
        a.depend1(new B());
        a.depend2(new B());
        a.depend3(new B());
        C c = new C();
        c.depend1(new D());
        c.depend2(new D());
        c.depend3(new D()); }
}      

可以看到,如果接口過于臃腫,隻要接口中出現的方法,不管對依賴于它的類有沒有用處,實作類中都必須去實作這些方法,這顯然不是好的設計。如果将這個設計修改為符合接口隔離原則,就必須對接口I進行拆分。在這裡我們将原有的接口I拆分為三個接口,拆分後的設計如圖2所示:

設計模式之--六大設計原則單一職責原則(Single Responsibility Principle)裡氏替換原則(Liskov Substitution Principle)依賴倒置原則(Dependence Inversion Principle)接口隔離原則(Interface Segregation Principle)迪米特法則(Law Of Demeter)開閉原則(Open Close Principle)

(圖2 遵循接口隔離原則的設計)

照例貼出程式的代碼,供不熟悉類圖的朋友參考:

interface I1 {
    public void method1();
}
interface I2 {
    public void method2();
    public void method3();
}
interface I3 {
    public void method4();
    public void method5();
}
class A{
    public void depend1(I1 i){
        i.method1();
    }
    public void depend2(I2 i){
        i.method2();
    }
    public void depend3(I2 i){
        i.method3();
    }
}
class B implements I1, I2{
    public void method1() {
        System.out.println("類B實作接口I1的方法1");
    }
    public void method2() {
        System.out.println("類B實作接口I2的方法2");
    }
    public void method3() {
        System.out.println("類B實作接口I2的方法3");
    }
}

class C{
    public void depend1(I1 i){
        i.method1();
    }

    public void depend2(I3 i){
        i.method4();
    }
    public void depend3(I3 i){
        i.method5();
    }
}
class D implements I1, I3{
    public void method1() {
        System.out.println("類D實作接口I1的方法1");
    }
    public void method4() {
        System.out.println("類D實作接口I3的方法4");
    }
    public void method5() {
        System.out.println("類D實作接口I3的方法5");
    }
}      

接口隔離原則的含義是:建立單一接口,不要建立龐大臃腫的接口,盡量細化接口,接口中的方法盡量少。也就是說,我們要為各個類建立專用的接口,而不要試圖去建立一個很龐大的接口供所有依賴它的類去調用。本文例子中,将一個龐大的接口變更為3個專用的接口所采用的就是接口隔離原則。在程式設計中,依賴幾個專用的接口要比依賴一個綜合的接口更靈活。接口是設計時對外部設定的“契約”,通過分散定義多個接口,可以預防外來變更的擴散,提高系統的靈活性和可維護性。

說到這裡,很多人會覺的接口隔離原則跟之前的單一職責原則很相似,其實不然。其一,單一職責原則原注重的是職責;而接口隔離原則注重對接口依賴的隔離。其二,單一職責原則主要是限制類,其次才是接口和方法,它針對的是程式中的實作和細節;而接口隔離原則主要限制接口接口,主要針對抽象,針對程式整體架構的建構。

采用接口隔離原則對接口進行限制時,要注意以下幾點:

l 接口盡量小,但是要有限度。對接口進行細化可以提高程式設計靈活性是不掙的事實,但是如果過小,則會造成接口數量過多,使設計複雜化。是以一定要适度。

l 為依賴接口的類定制服務,隻暴露給調用的類它需要的方法,它不需要的方法則隐藏起來。隻有專注地為一個子產品提供定制服務,才能建立最小的依賴關系。

l 提高内聚,減少對外互動。使接口用最少的方法去完成最多的事情。

運用接口隔離原則,一定要适度,接口設計的過大或過小都不好。設計接口的時候,隻有多花些時間去思考和籌劃,才能準确地實踐這一原則。

迪米特法則(Law Of Demeter)

定義:

一個對象應該對其他對象保持最少的了解。

問題由來:

類與類之間的關系越密切,耦合度越大,當一個類發生改變時,對另一個類的影響也越大。

解決方案:

盡量降低類與類之間的耦合。

自從我們接觸程式設計開始,就知道了軟體程式設計的總的原則:低耦合,高内聚。無論是面向過程程式設計還是面向對象程式設計,隻有使各個子產品之間的耦合盡量的低,才能提高代碼的複用率。低耦合的優點不言而喻,但是怎麼樣程式設計才能做到低耦合呢?那正是迪米特法則要去完成的。

迪米特法則又叫最少知道原則,最早是在1987年由美國Northeastern University的Ian Holland提出。通俗的來講,就是一個類對自己依賴的類知道的越少越好。也就是說,對于被依賴的類來說,無論邏輯多麼複雜,都盡量地的将邏輯封裝在類的内部,對外除了提供的public方法,不對外洩漏任何資訊。迪米特法則還有一個更簡單的定義:

隻與直接的朋友通信。

首先來解釋一下什麼是直接的朋友:每個對象都會與其他對象有耦合關系,隻要兩個對象之間有耦合關系,我們就說這兩個對象之間是朋友關系。耦合的方式很多,依賴、關聯、組合、聚合等。其中,我們稱出現成員變量、方法參數、方法傳回值中的類為

直接的朋友

,而出現在局部變量中的類則不是直接的朋友。也就是說,陌生的類最好不要作為局部變量的形式出現在類的内部。

舉一個例子:有一個集團公司,下屬機關有分公司和直屬部門,現在要求列印出所有下屬機關的員工ID。先來看一下違反迪米特法則的設計。

//總公司員工 
class Employee{
    private String id;
    public void setId(String id){
        this.id = id;
    }
    public String getId(){
        return id;
    }
}
//分公司員工
class SubEmployee{
    private String id;
    public void setId(String id){
        this.id = id;
    }
    public String getId(){
        return id;
    }
}
class SubCompanyManager{
    public List<SubEmployee> getAllEmployee(){
        List<SubEmployee> list = new ArrayList<SubEmployee>();
        for(int i=0; i<100; i++){
            SubEmployee emp = new SubEmployee();
            //為分公司人員按順序配置設定一個ID
            emp.setId("分公司"+i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
}
class CompanyManager{
    public List<Employee> getAllEmployee(){
        List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
        for(int i=0; i<30; i++){
            Employee emp = new Employee();
            //為總公司人員按順序配置設定一個ID
            emp.setId("總公司"+i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
    public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){
        List<SubEmployee> list1 = sub.getAllEmployee();
        for(SubEmployee e:list1){
            System.out.println(e.getId());
        }
        List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
        for(Employee e:list2){
            System.out.println(e.getId());
        }
    }
}
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        CompanyManager e = new CompanyManager();
        e.printAllEmployee(new SubCompanyManager());
    }
}      

現在這個設計的主要問題出在CompanyManager中,根據迪米特法則,隻與直接的朋友發生通信,而SubEmployee類并不是CompanyManager類的直接朋友(以局部變量出現的耦合不屬于直接朋友),從邏輯上講總公司隻與他的分公司耦合就行了,與分公司的員工并沒有任何聯系,這樣設計顯然是增加了不必要的耦合。按照迪米特法則,應該避免類中出現這樣非直接朋友關系的耦合。修改後的代碼如下:

class SubCompanyManager{
    public List<SubEmployee> getAllEmployee(){
        List<SubEmployee> list = new ArrayList<SubEmployee>();
        for(int i=0; i<100; i++){
            SubEmployee emp = new SubEmployee();
            //為分公司人員按順序配置設定一個ID 
            emp.setId("分公司"+i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
    public void printEmployee(){
        List<SubEmployee> list = this.getAllEmployee();
        for(SubEmployee e:list){
            System.out.println(e.getId());
        }
    }
}
class CompanyManager{
    public List<Employee> getAllEmployee(){
        List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
        for(int i=0; i<30; i++){
            Employee emp = new Employee();
            //為總公司人員按順序配置設定一個ID 
            emp.setId("總公司"+i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
    public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){
        sub.printEmployee();
        List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
        for(Employee e:list2){
            System.out.println(e.getId());
        }
    }
}      

修改後,為分公司增加了列印人員ID的方法,總公司直接調用來列印,進而避免了與分公司的員工發生耦合。

迪米特法則的初衷是降低類之間的耦合,由于每個類都減少了不必要的依賴,是以的确可以降低耦合關系。但是凡事都有度,雖然可以避免與非直接的類通信,但是要通信,必然會通過一個“中介”來發生聯系,例如本例中,總公司就是通過分公司這個“中介”來與分公司的員工發生聯系的。過分的使用迪米特原則,會産生大量這樣的中介和傳遞類,導緻系統複雜度變大。是以在采用迪米特法則時要反複權衡,既做到結構清晰,又要高内聚低耦合。

開閉原則(Open Close Principle)

定義:

一個軟體實體如類、子產品和函數應該對擴充開放,對修改關閉。

問題由來:

在軟體的生命周期内,因為變化、更新和維護等原因需要對軟體原有代碼進行修改時,可能會給舊代碼中引入錯誤,也可能會使我們不得不對整個功能進行重構,并且需要原有代碼經過重新測試。

解決方案:

當軟體需要變化時,盡量通過擴充軟體實體的行為來實作變化,而不是通過修改已有的代碼來實作變化。

開閉原則是面向對象設計中最基礎的設計原則,它指導我們如何建立穩定靈活的系統。開閉原則可能是設計模式六項原則中定義最模糊的一個了,它隻告訴我們對擴充開放,對修改關閉,可是到底如何才能做到對擴充開放,對修改關閉,并沒有明确的告訴我們。以前,如果有人告訴我“你進行設計的時候一定要遵守開閉原則”,我會覺的他什麼都沒說,但貌似又什麼都說了。因為開閉原則真的太虛了。

在仔細思考以及仔細閱讀很多設計模式的文章後,終于對開閉原則有了一點認識。其實,我們遵循設計模式前面5大原則,以及使用23種設計模式的目的就是遵循開閉原則。也就是說,隻要我們對前面5項原則遵守的好了,設計出的軟體自然是符合開閉原則的,這個開閉原則更像是前面五項原則遵守程度的“平均得分”,前面5項原則遵守的好,平均分自然就高,說明軟體設計開閉原則遵守的好;如果前面5項原則遵守的不好,則說明開閉原則遵守的不好。

其實筆者認為,開閉原則無非就是想表達這樣一層意思:

用抽象建構架構,用實作擴充細節。

因為抽象靈活性好,适應性廣,隻要抽象的合理,可以基本保持軟體架構的穩定。而軟體中易變的細節,我們用從抽象派生的實作類來進行擴充,當軟體需要發生變化時,我們隻需要根據需求重新派生一個實作類來擴充就可以了。當然前提是我們的抽象要合理,要對需求的變更有前瞻性和預見性才行。

說到這裡,再回想一下前面說的5項原則,恰恰是告訴我們

用抽象建構架構,用實作擴充細節

的注意事項而已:單一職責原則告訴我們實作類要職責單一;裡氏替換原則告訴我們不要破壞繼承體系;依賴倒置原則告訴我們要面向接口程式設計;接口隔離原則告訴我們在設計接口的時候要精簡單一;迪米特法則告訴我們要降低耦合。而開閉原則是總綱,他告訴我們要對擴充開放,對修改關閉。

最後說明一下如何去遵守這六個原則。對這六個原則的遵守并不是是和否的問題,而是多和少的問題,也就是說,我們一般不會說有沒有遵守,而是說遵守程度的多少。任何事都是過猶不及,設計模式的六個設計原則也是一樣,制定這六個原則的目的并不是要我們刻闆的遵守他們,而需要根據實際情況靈活運用。對他們的遵守程度隻要在一個合理的範圍内,就算是良好的設計。我們用一幅圖來說明一下。

設計模式之--六大設計原則單一職責原則(Single Responsibility Principle)裡氏替換原則(Liskov Substitution Principle)依賴倒置原則(Dependence Inversion Principle)接口隔離原則(Interface Segregation Principle)迪米特法則(Law Of Demeter)開閉原則(Open Close Principle)

圖中的每一條次元各代表一項原則,我們依據對這項原則的遵守程度在次元上畫一個點,則如果對這項原則遵守的合理的話,這個點應該落在紅色的同心圓内部;如果遵守的差,點将會在小圓内部;如果過度遵守,點将會落在大圓外部。一個良好的設計展現在圖中,應該是六個頂點都在同心圓中的六邊形。

設計模式之--六大設計原則單一職責原則(Single Responsibility Principle)裡氏替換原則(Liskov Substitution Principle)依賴倒置原則(Dependence Inversion Principle)接口隔離原則(Interface Segregation Principle)迪米特法則(Law Of Demeter)開閉原則(Open Close Principle)

在上圖中,設計1、設計2屬于良好的設計,他們對六項原則的遵守程度都在合理的範圍内;設計3、設計4設計雖然有些不足,但也基本可以接受;設計5則嚴重不足,對各項原則都沒有很好的遵守;而設計6則遵守過渡了,設計5和設計6都是迫切需要重構的設計。

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