设计模式的七大原则

面向对象设计原则

一、开闭原则（Open Closed Principle,OOP）

• 定义

  软件实体应当对对扩展开放，对修改关闭。
  Software entities should be open for extension,but closed for modification.

  这里的软件实体包括以下几个部分：

  1. 项目中划分出的模块
  2. 类与接口
  3. 方法

• 作用

  1. 对软件测试的影响：软件遵守开闭原则的话，软件测试只需要对扩展的代码进行测试就可以，因为原有的测试代码仍然能够正常运行。
  2. 可提高代码的可复用性：粒度越小，被复用的可能性就越大；在面向对象的程序设计中，根据原子和抽象编程可以提高代码的可复用性。
  3. 可以提高软件的可维护性：遵守开闭原则的软件，其稳定性高和延续性强，从而易于扩展和维护。

• 实现方法

  可以通过“抽象约束、封装变化”来实现开闭原则，即通过接口或抽象类为软件实体定义一个相对稳定的抽象层，而将相同的可变因素封装在相同的具体实现类中。

  因为抽象灵活性好，适应性广，只要抽象的合理，可以基本爆出软件架构的稳定。而软件中易变的细节可以从抽象派生来的实现类来进行扩展，当软件需要发生变化时，只需要根据需求重新派生一个实现类来扩展就可以了。

二、里氏替换原则（Liskov Substitution Principle,LSP）

• 定义

  里氏替换原则主要阐述了有关继承的一些原则，也就是什么时候应该使用继承，什么时候不应该使用继承，以及其中蕴含的原理。历史替换原是集成复用的基础，它反映了基类与子类之间的关系，是对开闭原则的补充，是对实现抽象化的具体步骤的规范。

  通俗的讲就是，子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。

• 作用

  1. 里氏替换原则是实现开闭原则的重要方式之一。
  2. 它克服了继承中重写父类造成的可复用性变差的缺点。
  3. 它是动作正确性的保证。即类的扩展不会给已有的系统引入新的错误，降低了代码出错的可能性。

• 实现方法

  子类继承父类时，除添加新的方法完成新增功能外，尽量不要重写父类的方法。

  如果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，程序运行出错的概率会非常大。

  如果程序违背了里氏替换原则，则继承类的对象在基类出现的地方会出现运行错误。这时其修正方法是：取消原来的继承关系，重新设计它们之间的关系。

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

• 定义

  高层模块不应该依赖底层模块，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。

  High level modules shouldnot depend upon low level modules.Both should depend upon abstractions. Abstractions should not depend upon details. Details should depend upon abstractions.

  其核心思想是：要面向接口编程，不要面向实现编程。

  依赖倒置原则是实现开闭原则的重要途经之一，它降低了客户与实现模块之间的耦合。

  由于在软件设计中，细节具有多变性，而抽象层则相对稳定，因此以抽象为基础搭建起来的架构要比以细节为基础搭建起来的架构要稳定的多。这里的抽象指的是接口或者抽象类，而细节是指具体的实现类。

  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它们的实现类去完成。

• 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。

• 实现方法

  依赖倒置原则的目的是通过面向接口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派生类。
  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。

四、单一职责原则（Single Responsibility Principle,SRP）

• 定义

  单一职责原则规定一个类应该有且仅有一个引起它变化的原因，否则类应该被拆分。

  There should never be more than one reason for a class to change.

  该原则提出对象不应该承担太多职责，如果一个对象承担了太多的职责，至少存在以下两个缺点：

  1. 一个职责的变化可能会削弱或者抑制这个类实现其他职责的能力。
  2. 当客户端需要该对象的某一个职责时，不得不将其他不需要的职责全部都包含进来，从而造成冗余代码或代码的浪费。

• 作用

  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。复杂性降低，自然其可读性会提高。
  3. 提高系统的可维护性。可读性提高，那自然容易维护了。
  4. 变更引起的风险降低。变更是必然的，如果单一职责原则遵循的好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。

• 实现方法

  单一职责原则是最简单又最难运用的原则，需要设计人员发现类的不同职责将其分离，再封装到不同的类或模块中。而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关重构经验。

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

• 定义

  接口隔离原则要求程序员尽量将臃肿庞大的接口拆分为更小和更具体的接口，让接口中包含客户感兴趣的方法。

  一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。

  The dependency of one class to another one should depend on the smallest possible interface.

• 作用

  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。

• 实现方法

  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。

六、迪米特法则（Law of Demeter,LoD）

• 定义

  只与你的直接朋友交谈，不跟“陌生人”说话。

  Talk only to your immidiate friends and not to strangers.

  如果两个软件实体无法直接通信，那么就不应当发生直接的相互调用，可以通过第三方转发该调用。其目的市降低类之间的耦合度，提高模块的相对独立性。

  迪米特法则中的朋友是指：当前对象本身、当前对象的成员对象、当前对象所创建的对象、当前对象的方法参数等，这些对象同当前对象存在关联、聚合或组合关系，可以直接访问这些对象的方法。

• 作用

  1. 降低了类之间的耦合度，提高了模块的相对独立性。
  2. 由于亲和度降低，从而提高了类的可复用率和系统的扩展性。

• 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：

  1. 从依赖者的角度来说，只依赖应该依赖的对象。
  2. 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。

  1. 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。
  2. 在类的结构设计上，尽量降低类成员的访问权限。
  3. 在类的设计上，优先考虑将一个类设置成不变的类。
  4. 在对其他类的引用上，将引用其他对象的次数降到最低。
  5. 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）。
  6. 谨慎使用序列化（Serializable）功能。

七、合成复用原则（Composite Rules Principle,CRP）

• 定义

  它要求在软件复用时，要尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现，其次才考虑使用继承关系来实现。

  如果要使用继承关系，则必须严格遵循里氏替换原则。合成复用原则同里氏替换原则相辅相成，两者都是开闭原则的具体实现规范。

• 作用

  通常类的复用可分为继承复用和合成复用两种，继承复用虽然有简单和易实现的优点，但它也存在以下缺点。

  1. 继承复用破坏了类的封装性。因为继承会将父类的实现细节暴露给子类，父类对子类是透明的，索引这种复用又称为“白箱”复用。
  2. 子类与父类的耦合度高。父类的实现的任何改变都会倒置子类的实现发生变化，这不利于类的扩展和维护。
  3. 它限制了复用的灵活性。从父类继承而来的实现是静态的，在编译时已经定义，所以在运行时不可能发生变化。

  采用组合或聚合复用时，可以将已有对象纳入新对象中，使之成为新对象的一部分，新对象可以调用已有对象的功能，它有以下优点。

  1. 它维持了类的封装性。因为成分对象的内部细节是新对象看不见的，所以这种复用又称为“黑箱”复用。
  2. 新旧类之间的耦合度低。这种复用所依赖较少，新对象存取成分对象的唯一方法是通过成分对象的接口。
  3. 复用的灵活性高。这种复用可以在运行时动态进行，新对象可以动态地引用与成分对象类型相同的对象。

• 实现方法

  合成复用原则是通过将已有的对象纳入新对象中，作为新对象的成员对象来实现的，新对象可以调用已有对象的功能，从而达到复用。