Java进阶专题(二) 软件架构设计原则（上）

前言

​ 今天开始我们专题的第一课了，也是我开始进阶学习的第一天，我们先从经典设计思想开始，看看大牛市如何写代码的，提升技术审美、提高核心竞争力。本章节参考资料书籍《Spring 5核心原理》中的第一篇 Spring 内功心法（没有电子档，都是我取其精华并结合自己的理解，一个字一个字手敲出来的）。

开闭原则

开闭原则(Open-Closed Principle,OCP)是指一个软件实体(如类，模块和函数)应该对扩展开发，对修改关闭。所谓的开闭，也正是对扩展和修改的两种行为的一个原则。它强调的是用抽象构建框架，用实现扩展细节，可以提高软件系统的可复用性及可维护性。开闭原则他是面向对象设计中最基础的设计原则。它知道我们如何建立稳定、灵活的系统。例如版本更新，我们尽可能不修改源码，但可以增加新功能。常见于我们经常写的接口与实现类的使用上，先接口定义好，对于不同的需求写不同的实现类，后期有改动若不修改原有代码，可以重新写一个实现类。
           

依赖倒置原则

依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle,DIP）是指设计代码结构时,高层模块不应该依赖底层模块，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。通过依赖倒置，可以减少类与类之间的耦合性，提高系统的稳定性，提高代码的可读性和可维护性，并且能够降低修改程序所造成的风险。这是一个比较重要的设计原则，在我们日常开发中，经常有使用该思想的场景，能避免很多时候业务更改时，只需要改动少量代码就可以完成需求。下面我们通过一个例子，来深入理解该思想。           

以学习课程为例:

//Tom正在学习两个课程
public class Tom {
    
    public void studyJva() {
        System.out.println("正在学习Java");
    }

    public void studyPython() {
        System.out.println("正在学习Python");
    }
}           

//这里调用Tom的两个学习方法
public static void main(String[] args) {
        Tom tom = new Tom();
        tom.studyJva();;
        tom.studyPython();
}           

​ 看上去以上两个类的方法与调用没有毛病，但是随着业务的扩展，Tom又想继续学习Go语言，这时候我们就需要从低层到高层（调用层）依次修改代码。先在Tom里面正在studyGo()方法，然后在main中加以调用。这样一来，系统发布以后，实际上非常不稳定，现在代码少能清晰知晓，但是实际项目中，代码量、涉及的业务非常多，修改多个类的代码，可能会代码意想不到的风险。

​ 接下来我们根据依赖倒置的思想来优化代码，先创建一个ICourse接口。

public interface ICourse {
    /**
     * 抽象出来一个专门用来学习的方法,抽象不依赖细节,不去关心去学习什么课程
     */
    void study();
}           

//创建一个Java课程学习
public class JavaCourse implements ICourse {
    /**
     *由实现类去觉得具体学习什么课程(细节应该依赖抽象)
     */
    public void study() {
        System.out.println("Tom在学习Java");
    }
}           

//创建一个Python课程学习
public class PythonCourse implements ICourse {
    public void study() {
        System.out.println("Tom在学习Python");
    }
}           

//修改Tom
public class Tom {
    public void study(ICourse course){
        //应证了高层模块不应该依赖底层模块,应该依赖其抽象
        course.study();
    }
}           

//调用方代码
public static void main(String[] args) {
        Tom tom = new Tom();
        tom.study(new JavaCourse());
        tom.study(new PythonCourse());
}           

​ 通过以上代码改造，可以看出了依赖倒置原则的核心思想。通过抽象课程学习的接口，减少了类与类之间的耦合性和可维护性。当又有新的课程添加，我们直接可以再添加一个实现类，通过传参的方式告知Tom，而不在需要修改底层代码（也体现了开闭原则）。

​ 大家要切记：以抽象为基准比以细节为基准搭建起来的架构要稳定的多，因此在拿到需求之后，要面向接口编程，先顶层再细节设计代码结构。

单一职责原则

​ 单一职责（Simple Responsibility Pinciple,SRP）是指不要存在多于一个导致类变更的原因。假设我们有一个类负责两个职责，一旦发生需求变更，修改其中一个职责的代码，有可能导致另外一个职责的功能发生故障。这样一来，这个类就存在两个导致类发生变更的原因。如何解决这个问题呢？将两个职责用两个类来实现，进行解耦。后期需求变更维护互不影响。这样的设计，可以降低类的复杂度，提高类的可读性，提高系统的可维护性，降低变更引起的风险。总体来说，就是一个类、接口或方法只负责一项职责。

​ 接下来，我们来看代码示例，还用课程举例，我们的课程有直播课和录播课。直播课不能快进和快退，录播课程可以任意反复观看，功能职责不一样，还是想创建一个Course类：

public class Course {
    public void study(String courseName){
        if ("直播课".equals(courseName)){
            System.out.println(courseName + "不能快进");
        }else {
            System.out.println(courseName + "可以反复回看");
        }
    }
}           

//看下调用代码
public static void main(String[] args) {
        Course course = new Course();
        course.study("直播课");
        course.study("录播课");
}           

​ 从上面的的代码来看,Course类承担了两种处理逻辑。假如现在要对课程进行加密，直播课与录播课的加密逻辑不一样，必须修改代码。而修改代码的逻辑势必会相互影响，容易带来不可控的风险。我们对职责进行解耦，来看代码，分别创建两个类

//直播
public class LiveCourse {
    public void study(String courseName){
        System.out.println(courseName + "不能快进看");
    }
}           

//录播
public class ReplayCourse {
    public void study(String courseName){
        System.out.println(courseName + "可以反复回看");
    }
}           

//调用代码
public static void main(String[] args) {
    LiveCourse liveCourse = new LiveCourse();
    liveCourse.study("直播课!");

    ReplayCourse replayCourse = new ReplayCourse();
    replayCourse.study("录播课!");
}           

​ 此时业务继续发展，课程要做权限。没有付费的学员可以获得课程基本信息，已经付费的学员可以获得视频流，即学习权限。设计一个顶层接口，创建ICourse接口:

public interface ICourse {
    //获取课程基本信息
    String getCourseName();
    //获取视频流
    byte[] getCourseVideo();
    //学习课程
    void studyCourse();
    //退款
    void refundCourse();
}           

​ 其实在控制课程层面上至少有两个职责。我们可以把展示职责和管理职责分离开来，都实现同一个抽象依赖。我们可以把这个接口拆成两个接口:ICourseInfo和ICourseManager。

public interface ICourseInfo {
    //获取课程基本信息
    String getCourseName();
    //获取视频流
    byte[] getCourseVideo();
}

public interface ICourseManager {
    //学习课程
    void studyCourse();
    //退款
    void refundCourse();
}           

我们看下类图



以上是类/接口的单一职，下面我们看下方法层面的单一职责，有时候我们会偷懒，把一个方法写成下面这样：

/**
     * 修改用户信息
     */
    private void modityUserInfo(String userName,String address){
        userName="LaoWang";
        address = "BeiJin";
    }

    private void modityUserInfo(String userName,String... fileds){
        userName="LaoWang";
        for (String filed : fileds) {
            //....
        }
    }

    private void modityUserInfo(String userName,String address,boolean bool){
        if (bool){
            //...
        }else {
            //...
        }
        userName = "LaoWang";
        address = "BeiJin";
    }           

​ 显然,上面的modityUserInfo()方法承担了多个职责，既可以修改userName又可以修改address，甚至更多，明显不符合单一职责。我们做如下修改，可以拆成两个方法

private void modifyUserName(String userName){
        userName="LaoWang";
    }

    private void modifyAddress(String address){
        address = "BeiJin";
    }           

​ 修改之后，开发起来简单，维护起来也容易。我们在实际开发中会有项目依赖、组合、聚合这些关系，还有的项目的规模、周期、技术人员的水平、对进度的把控，很多类都不符合单一职责。但是，我们在编写代码的过程中，尽可能的让接口和方法保持单一职责，对项目后期的维护是有很大的帮助的。