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設(shè)計模式六大原則(1):單一職責(zé)原則
定義:不要存在多于一個導(dǎo)致類變更的原因通俗的說,即一個類只負(fù)責(zé)一項職責(zé)。
問題由來:類?負(fù)責(zé)兩個不同的職責(zé):職責(zé)P1棵介,P2職責(zé)當(dāng)由于職責(zé)P1需求發(fā)生改變而需要修改類?時,有可能會導(dǎo)致原本運行正常的職責(zé)P2功能發(fā)生故障。
解決方案:。遵循單一職責(zé)原則分別建立兩個類T1械媒,T2,使T1完成職責(zé)P1功能评汰,T2完成職責(zé)P2功能這樣纷捞,當(dāng)修改類T1時,不會使職責(zé)P2發(fā)生故障風(fēng)險;同理被去,當(dāng)修改T2時主儡,也不會使職責(zé)P1發(fā)生故障風(fēng)險。
說到單一職責(zé)原則编振,很多人都會不屑一顧缀辩。因為它太簡單了。稍有經(jīng)驗的程序員即使從來沒有讀過設(shè)計模式踪央,從來沒有聽說過單一職責(zé)原則臀玄,在設(shè)計軟件時也會自覺的遵守這一重要原則,因為這是常識畅蹂。在軟件編程中健无,誰也不希望因為修改了一個功能導(dǎo)致其他的功能發(fā)生故障。而避免出現(xiàn)這一問題的方法便是遵循單一職責(zé)原則液斜。雖然單一職責(zé)原則如此簡單累贤,并且被認(rèn)為是常識,但是即便是經(jīng)驗豐富的程序員寫出的程序少漆,也會有違背這一原則的代碼存在臼膏。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?因為有職責(zé)擴(kuò)散示损。所謂職責(zé)擴(kuò)散渗磅,就是因為某種原因,職責(zé)P被分化為粒度更細(xì)的職責(zé)P1和P2检访。
比如:類T只負(fù)責(zé)一個職責(zé)P始鱼,這樣設(shè)計是符合單一職責(zé)原則的。后來由于某種原因脆贵,也許是需求變更了医清,也許是程序的設(shè)計者境界提高了,需要將職責(zé)P細(xì)分為粒度更細(xì)的職責(zé)P1卖氨,P2会烙,這時如果要使程序遵循單一職責(zé)原則负懦,需要將類T也分解為兩個類T1和T2,分別負(fù)責(zé)P1持搜、P2兩個職責(zé)密似。但是在程序已經(jīng)寫好的情況下,這樣做簡直太費時間了葫盼。所以,簡單的修改類T村斟,用它來負(fù)責(zé)兩個職責(zé)是一個比較不錯的選擇贫导,雖然這樣做有悖于單一職責(zé)原則。(這樣做的風(fēng)險在于職責(zé)擴(kuò)散的不確定性蟆盹,因為我們不會想到這個職責(zé)P孩灯,在未來可能會擴(kuò)散為P1,P2逾滥,P3峰档,P4……Pn。所以記住寨昙,在職責(zé)擴(kuò)散到我們無法控制的程度之前讥巡,立刻對代碼進(jìn)行重構(gòu)。)
舉例說明舔哪,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");
}
}
運行結(jié)果:
牛呼吸空氣
羊呼吸空氣
豬呼吸空氣
程序上線后欢顷,發(fā)現(xiàn)問題了,并不是所有的動物都呼吸空氣的捉蚤,比如魚就是呼吸水的抬驴。修改時如果遵循單一職責(zé)原則,需要將Animal類細(xì)分為陸生動物類Terrestrial缆巧,水生動物Aquatic布持,代碼如下:
//陸生動物類Terrestrial
class Terrestrial{
public void breathe(String animal){
System.out.println(animal+"呼吸空氣");
}
}
//水生動物Aquatic
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");
}
}
運行結(jié)果:
牛呼吸空氣
羊呼吸空氣
豬呼吸空氣
魚呼吸水
我們會發(fā)現(xiàn)如果這樣修改花銷是很大的,除了將原來的類分解之外陕悬,還需要修改客戶端题暖。而直接修改類Animal來達(dá)成目的雖然違背了單一職責(zé)原則,但花銷卻小的多墩莫,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");
}
}
可以看到芙委,這種修改方式要簡單的多。但是卻存在著隱患:有一天需要將魚分為呼吸淡水的魚和呼吸海水的魚狂秦,則又需要修改Animal類的breathe方法灌侣,而對原有代碼的修改會對調(diào)用“豬”“牛”“羊”等相關(guān)功能帶來風(fēng)險裂问,也許某一天你會發(fā)現(xiàn)程序運行的結(jié)果變?yōu)椤芭:粑绷瞬嗵洹_@種修改方式直接在代碼級別上違背了單一職責(zé)原則牛柒,雖然修改起來最簡單,但隱患卻是最大的痊乾。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");
}
}
可以看到皮壁,這種修改方式?jīng)]有改動原來的方法,而是在類中新加了一個方法哪审,這樣雖然也違背了單一職責(zé)原則蛾魄,但在方法級別上卻是符合單一職責(zé)原則的,因為它并沒有動原來方法的代碼湿滓。這三種方式各有優(yōu)缺點滴须,那么在實際編程中,采用哪一中呢叽奥?其實這真的比較難說扔水,需要根據(jù)實際情況來確定。我的原則是:只有邏輯足夠簡單朝氓,才可以在代碼級別上違反單一職責(zé)原則魔市;只有類中方法數(shù)量足夠少,才可以在方法級別上違反單一職責(zé)原則赵哲;
例如本文所舉的這個例子待德,它太簡單了,它只有一個方法誓竿,所以磅网,無論是在代碼級別上違反單一職責(zé)原則,還是在方法級別上違反筷屡,都不會造成太大的影響涧偷。實際應(yīng)用中的類都要復(fù)雜的多,一旦發(fā)生職責(zé)擴(kuò)散而需要修改類時毙死,除非這個類本身非常簡單燎潮,否則還是遵循單一職責(zé)原則的好。
遵循單一職責(zé)原的優(yōu)點有:
可以降低類的復(fù)雜度扼倘,一個類只負(fù)責(zé)一項職責(zé)确封,其邏輯肯定要比負(fù)責(zé)多項職責(zé)簡單的多;
提高類的可讀性再菊,提高系統(tǒng)的可維護(hù)性爪喘;
變更引起的風(fēng)險降低,變更是必然的纠拔,如果單一職責(zé)原則遵守的好秉剑,當(dāng)修改一個功能時,可以顯著降低對其他功能的影響稠诲。
需要說明的一點是單一職責(zé)原則不只是面向?qū)ο缶幊趟枷胨赜械恼炫簦灰悄K化的程序設(shè)計诡曙,都適用單一職責(zé)原則。
設(shè)計模式六大原則(2):里氏替換原則
肯定有不少人跟我剛看到這項原則的時候一樣略水,對這個原則的名字充滿疑惑价卤。其實原因就是這項原則最早是在1988年,由麻省理工學(xué)院的一位姓里的女士(Barbara Liskov)提出來的渊涝。
定義1:
如果對每一個類型為 T1的對象 o1慎璧,都有類型為 T2 的對象o2,使得以 T1定義的所有程序 P 在所有的對象 o1 都代換成 o2 時跨释,程序 P 的行為沒有發(fā)生變化炸卑,那么類型 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煤傍。
問題由來:有一功能P1,由類A完成≈龅埃現(xiàn)需要將功能P1進(jìn)行擴(kuò)展蚯姆,擴(kuò)展后的功能為P,其中P由原有功能P1與新功能P2組成洒敏。新功能P由類A的子類B來完成龄恋,則子類B在完成新功能P2的同時,有可能會導(dǎo)致原有功能P1發(fā)生故障凶伙。
解決方案:當(dāng)使用繼承時郭毕,遵循里氏替換原則。類B繼承類A時函荣,除添加新的方法完成新增功能P2外显押,盡量不要重寫父類A的方法,也盡量不要重載父類A的方法傻挂。
繼承包含這樣一層含義:父類中凡是已經(jīng)實現(xiàn)好的方法(相對于抽象方法而言)乘碑,實際上是在設(shè)定一系列的規(guī)范和契約,雖然它不強(qiáng)制要求所有的子類必須遵從這些契約金拒,但是如果子類對這些非抽象方法任意修改兽肤,就會對整個繼承體系造成破壞。而里氏替換原則就是表達(dá)了這一層含義绪抛。
繼承作為面向?qū)ο笕筇匦灾蛔收。诮o程序設(shè)計帶來巨大便利的同時,也帶來了弊端幢码。比如使用繼承會給程序帶來侵入性笤休,程序的可移植性降低,增加了對象間的耦合性蛤育,如果一個類被其他的類所繼承宛官,則當(dāng)這個類需要修改時葫松,必須考慮到所有的子類,并且父類修改后底洗,所有涉及到子類的功能都有可能會產(chǎn)生故障腋么。
舉例說明繼承的風(fēng)險,我們需要完成一個兩數(shù)相減的功能亥揖,由類A來負(fù)責(zé)珊擂。
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));
}
}
運行結(jié)果:
100-50=50
100-80=20
后來,我們需要增加一個新的功能:完成兩數(shù)相加费变,然后再與100求和摧扇,由類B來負(fù)責(zé)。即類B需要完成兩個功能:
兩數(shù)相減挚歧。
兩數(shù)相加扛稽,然后再加100。
由于類A已經(jīng)實現(xiàn)了第一個功能滑负,所以類B繼承類A后在张,只需要再完成第二個功能就可以了,代碼如下:
class B extends A {
//此處無意間重寫了父類A類的方法矮慕,導(dǎo)致運行出現(xiàn)錯誤的計算結(jié)果
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 b = 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完成后帮匾,運行結(jié)果:
100-50=150
100-80=180
100+20+100=220
我們發(fā)現(xiàn)原本運行正常的相減功能發(fā)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痴鳄,造成所有運行相減功能的代碼全部調(diào)用了類B重寫后的方法瘟斜,造成原本運行正常的功能出現(xiàn)了錯誤。在本例中痪寻,引用基類A完成的功能螺句,換成子類B之后,發(fā)生了異常槽华。在實際編程中壹蔓,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猫态,但是整個繼承體系的可復(fù)用性會比較差佣蓉,特別是運用多態(tài)比較頻繁時,程序運行出錯的幾率非常大亲雪。如果非要重寫父類的方法勇凭,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(guān)系去掉义辕,采用依賴虾标、聚合,組合等關(guān)系代替灌砖。
里氏替換原則通俗的來講就是:
子類可以擴(kuò)展父類的功能璧函,但不能改變父類原有的功能傀蚌。
它包含以下4層含義:
1.子類可以實現(xiàn)父類的抽象方法,但不能覆蓋父類的非抽象方法蘸吓。
2.子類中可以增加自己特有的方法善炫。
3.當(dāng)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?yún)?shù)更寬松库继。
4.當(dāng)子類的方法實現(xiàn)父類的抽象方法時箩艺,方法的后置條件(即方法的返回值)要比父類更嚴(yán)格。
看上去很不可思議宪萄,因為我們會發(fā)現(xiàn)在自己編程中常常會違反里氏替換原則艺谆,程序照樣跑的好好的。所以大家都會產(chǎn)生這樣的疑問拜英,假如我非要不遵循里氏替換原則會有什么后果静汤?
后果就是:你寫的代碼出問題的幾率將會大大增加。
設(shè)計模式六大原則(3):依賴倒置原則
定義:高層模塊不應(yīng)該依賴低層模塊居凶,二者都應(yīng)該依賴其抽象撒妈;抽象不應(yīng)該依賴細(xì)節(jié);細(xì)節(jié)應(yīng)該依賴抽象排监。
問題由來:類A直接依賴類B,假如要將類A改為依賴類C杰捂,則必須通過修改類A的代碼來達(dá)成舆床。這種場景下,類A一般是高層模塊嫁佳,負(fù)責(zé)復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯挨队;類B和類C是低層模塊,負(fù)責(zé)基本的原子操作蒿往;假如修改類A盛垦,會給程序帶來不必要的風(fēng)險。
解決方案:將類A修改為依賴接口I瓤漏,類B和類C各自實現(xiàn)接口I腾夯,類A通過接口I間接與類B或者類C發(fā)生聯(lián)系,則會大大降低修改類A的幾率蔬充。
依賴倒置原則基于這樣一個事實:相對于細(xì)節(jié)的多變性蝶俱,抽象的東西要穩(wěn)定的多。以抽象為基礎(chǔ)搭建起來的架構(gòu)比以細(xì)節(jié)為基礎(chǔ)搭建起來的架構(gòu)要穩(wěn)定的多饥漫。在java中榨呆,抽象指的是接口或者抽象類,細(xì)節(jié)就是具體的實現(xiàn)類庸队,使用接口或者抽象類的目的是制定好規(guī)范和契約积蜻,而不去涉及任何具體的操作闯割,把展現(xiàn)細(xì)節(jié)的任務(wù)交給他們的實現(xiàn)類去完成。
依賴倒置原則的核心思想是面向接口編程竿拆,我們依舊用一個例子來說明面向接口編程比相對于面向?qū)崿F(xiàn)編程好在什么地方宙拉。場景是這樣的,母親給孩子講故事如输,只要給她一本書鼓黔,她就可以照著書給孩子講故事了。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());
}
}
運行結(jié)果:
媽媽開始講故事
很久很久以前有一個阿拉伯的故事……
運行良好不见,假如有一天澳化,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稳吮,報紙的代碼如下:
class Newspaper{
public String getContent(){
return "林書豪38+7領(lǐng)導(dǎo)尼克斯擊敗湖人……";
}
}
這位母親卻辦不到缎谷,因為她居然不會讀報紙上的故事,這太荒唐了灶似,只是將書換成報紙列林,居然必須要修改Mother才能讀。假如以后需求換成雜志呢酪惭?換成網(wǎng)頁呢希痴?還要不斷地修改Mother,這顯然不是好的設(shè)計春感。原因就是Mother與Book之間的耦合性太高了砌创,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鲫懒。讀物嫩实,只要是帶字的都屬于讀物:
interface IReader{
public String getContent();
}
}
Mother類與接口IReader發(fā)生依賴關(guān)系,而Book和Newspaper都屬于讀物的范疇窥岩,他們各自都去實現(xiàn)IReader接口甲献,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());
}
}
運行結(jié)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……
這樣修改后颂翼,無論以后怎樣擴(kuò)展Client類晃洒,都不需要再修改Mother類了。這只是一個簡單的例子朦乏,實際情況中锥累,代表高層模塊的Mother類將負(fù)責(zé)完成主要的業(yè)務(wù)邏輯,一旦需要對它進(jìn)行修改集歇,引入錯誤的風(fēng)險極大桶略。所以遵循依賴倒置原則可以降低類之間的耦合性,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,降低修改程序造成的風(fēng)險际歼。
采用依賴倒置原則給多人并行開發(fā)帶來了極大的便利惶翻,比如上例中,原本Mother類與Book類直接耦合時鹅心,Mother類必須等Book類編碼完成后才可以進(jìn)行編碼吕粗,因為Mother類依賴于Book類。修改后的程序則可以同時開工旭愧,互不影響颅筋,因為Mother與Book類一點關(guān)系也沒有。參與協(xié)作開發(fā)的人越多输枯、項目越龐大议泵,采用依賴導(dǎo)致原則的意義就越重大。現(xiàn)在很流行的TDD開發(fā)模式就是依賴倒置原則最成功的應(yīng)用桃熄。
傳遞依賴關(guān)系有三種方式先口,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(gòu)造方法傳遞和setter方法傳遞瞳收,相信用過Spring框架的碉京,對依賴的傳遞方式一定不會陌生。
在實際編程中螟深,我們一般需要做到如下3點:
1.低層模塊盡量都要有抽象類或接口谐宙,或者兩者都有。
2.變量的聲明類型盡量是抽象類或接口界弧。
3.使用繼承時遵循里氏替換原則卧惜。
依賴倒置原則的核心就是要我們面向接口編程,理解了面向接口編程夹纫,也就理解了依賴倒置峡谊。
設(shè)計模式六大原則(4):接口隔離原則
定義:客戶端不應(yīng)該依賴它不需要的接口卵史;一個類對另一個類的依賴應(yīng)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狸相,類C通過接口I依賴類D闪朱,如果接口I對于類A和類B來說不是最小接口月匣,則類B和類D必須去實現(xiàn)他們不需要的方法。
解決方案:將臃腫的接口I拆分為獨立的幾個接口奋姿,類A和類C分別與他們需要的接口建立依賴關(guān)系锄开。也就是采用接口隔離原則。
舉例來說明接口隔離原則:
(圖1 未遵循接口隔離原則的設(shè)計)
這個圖的意思是:類A依賴接口I中的方法1称诗、方法2萍悴、方法3,類B是對類A依賴的實現(xiàn)。類C依賴接口I中的方法1癣诱、方法4计维、方法5,類D是對類C依賴的實現(xiàn)撕予。對于類B和類D來說鲫惶,雖然他們都存在著用不到的方法(也就是圖中紅色字體標(biāo)記的方法),但由于實現(xiàn)了接口I实抡,所以也必須要實現(xiàn)這些用不到的方法欠母。對類圖不熟悉的可以參照程序代碼來理解,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實現(xiàn)接口I的方法1");
}
public void method2() {
System.out.println("類B實現(xiàn)接口I的方法2");
}
public void method3() {
System.out.println("類B實現(xiàn)接口I的方法3");
}
//對于類B來說吆寨,method4和method5不是必需的赏淌,但是由于接口A中有這兩個方法,
//所以在實現(xiàn)過程中即使這兩個方法的方法體為空鸟废,也要將這兩個沒有作用的方法進(jìn) 行實現(xiàn)猜敢。
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實現(xiàn)接口I的方法1");
}
//對于類D來說,method2和method3不是必需的盒延,但是由于接口A中有這兩個方法缩擂,
//所以在實現(xiàn)過程中即使這兩個方法的方法體為空,也要將這兩個沒有作用的方法進(jìn)行實現(xiàn)添寺。
public void method2() {}
public void method3() {}
public void method4() {
System.out.println("類D實現(xiàn)接口I的方法4");
}
public void method5() {
System.out.println("類D實現(xiàn)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());
}
}
可以看到胯盯,如果接口過于臃腫,只要接口中出現(xiàn)的方法计露,不管對依賴于它的類有沒有用處博脑,實現(xiàn)類中都必須去實現(xiàn)這些方法,這顯然不是好的設(shè)計票罐。如果將這個設(shè)計修改為符合接口隔離原則叉趣,就必須對接口I進(jìn)行拆分。在這里我們將原有的接口I拆分為三個接口该押,拆分后的設(shè)計如圖2所示:
(圖2 遵循接口隔離原則的設(shè)計)
照例貼出程序的代碼疗杉,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實現(xiàn)接口I1的方法1");
}
public void method2() {
System.out.println("類B實現(xiàn)接口I2的方法2");
}
public void method3() {
System.out.println("類B實現(xiàn)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實現(xiàn)接口I1的方法1");
}
public void method4() {
System.out.println("類D實現(xiàn)接口I3的方法4");
}
public void method5() {
System.out.println("類D實現(xiàn)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蚕礼,盡量細(xì)化接口烟具,接口中的方法盡量少。也就是說奠蹬,我們要為各個類建立專用的接口朝聋,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(diào)用。
本文例子中囤躁,將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冀痕。在程序設(shè)計中荔睹,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(shè)計時對外部設(shè)定的“契約”金度,通過分散定義多個接口应媚,可以預(yù)防外來變更的擴(kuò)散,提高系統(tǒng)的靈活性和可維護(hù)性猜极。
說到這里中姜,很多人會覺的接口隔離原則跟之前的單一職責(zé)原則很相似,其實不然跟伏。
其一丢胚,單一職責(zé)原則原注重的是職責(zé);而接口隔離原則注重對接口依賴的隔離受扳。
其二携龟,單一職責(zé)原則主要是約束類,其次才是接口和方法勘高,它針對的是程序中的實現(xiàn)和細(xì)節(jié)峡蟋;而接口隔離原則主要約束接口,主要針對抽象华望,針對程序整體框架的構(gòu)建蕊蝗。
采用接口隔離原則對接口進(jìn)行約束時,要注意以下幾點:
接口盡量小赖舟,但是要有限度蓬戚。對接口進(jìn)行細(xì)化可以提高程序設(shè)計靈活性是不爭的事實,但是如果過小宾抓,則會造成接口數(shù)量過多子漩,使設(shè)計復(fù)雜化。所以一定要適度石洗。
為依賴接口的類定制服務(wù)幢泼,只暴露給調(diào)用的類它需要的方法,它不需要的方法則隱藏起來讲衫。只有專注地為一個模塊提供定制服務(wù)缕棵,才能建立最小的依賴關(guān)系。
提高內(nèi)聚焦人,減少對外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情重父。
運用接口隔離原則花椭,一定要適度,接口設(shè)計的過大或過小都不好房午。設(shè)計接口的時候矿辽,只有多花些時間去思考和籌劃,才能準(zhǔn)確地實踐這一原則。
設(shè)計模式六大原則(5):迪米特法則
定義:一個對象應(yīng)該對其他對象保持最少的了解袋倔。
問題由來:類與類之間的關(guān)系越密切雕蔽,耦合度越大,當(dāng)一個類發(fā)生改變時宾娜,對另一個類的影響也越大批狐。
解決方案:盡量降低類與類之間的耦合。
自從我們接觸編程開始前塔,就知道了軟件編程的總的原則:低耦合嚣艇,高內(nèi)聚。無論是面向過程編程還是面向?qū)ο缶幊袒挥惺垢鱾€模塊之間的耦合盡量的低食零,才能提高代碼的復(fù)用率。低耦合的優(yōu)點不言而喻寂屏,但是怎么樣編程才能做到低耦合呢贰谣?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迁霎,最早是在1987年由美國Northeastern University的Ian Holland提出吱抚。通俗的來講,就是一個類對自己依賴的類知道的越少越好欧引。也就是說频伤,對于被依賴的類來說,無論邏輯多么復(fù)雜芝此,都盡量地的將邏輯封裝在類的內(nèi)部憋肖,對外除了提供的public方法,不對外泄漏任何信息婚苹。
迪米特法則還有一個更簡單的定義:
只與直接的朋友通信岸更。
首先來解釋一下什么是直接的朋友:每個對象都會與其他對象有耦合關(guān)系,只要兩個對象之間有耦合關(guān)系膊升,我們就說這兩個對象之間是朋友關(guān)系怎炊。
耦合的方式很多,依賴廓译、關(guān)聯(lián)评肆、組合、聚合等非区。其中瓜挽,
我們稱出現(xiàn)成員變量、方法參數(shù)征绸、方法返回值中的類為直接的朋友久橙,
而出現(xiàn)在局部變量中的類則不是直接的朋友俄占。
也就是說,陌生的類最好不要作為局部變量的形式出現(xiàn)在類的內(nèi)部淆衷。
舉一個例子:有一個集團(tuán)公司缸榄,下屬單位有分公司和直屬部門,現(xiàn)在要求打印出所有下屬單位的員工ID祝拯。先來看一下違反迪米特法則的設(shè)計甚带。
//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 getAllEmployee(){
List list = new ArrayList();
for(int i=0; i<100; i++){
SubEmployee emp = new SubEmployee();
//為分公司人員按順序分配一個ID
emp.setId("分公司"+i);
list.add(emp);
}
return list;
}
}
class CompanyManager{
public List getAllEmployee(){
List list = new ArrayList();
for(int i=0; i<30; i++){
Employee emp = new Employee();
//為總公司人員按順序分配一個ID
emp.setId("總公司"+i);
list.add(emp);
}
return list;
}
public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){
List list1 = sub.getAllEmployee();
for(SubEmployee e:list1){
System.out.println(e.getId());
}
List 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(xiàn)在這個設(shè)計的主要問題出在CompanyManager中,根據(jù)迪米特法則鹿驼,只與直接的朋友發(fā)生通信欲低,而SubEmployee類并不是CompanyManager類的直接朋友(以局部變量出現(xiàn)的耦合不屬于直接朋友),從邏輯上講總公司只與他的分公司耦合就行了畜晰,與分公司的員工并沒有任何聯(lián)系砾莱,這樣設(shè)計顯然是增加了不必要的耦合。按照迪米特法則凄鼻,應(yīng)該避免類中出現(xiàn)這樣非直接朋友關(guān)系的耦合腊瑟。修改后的代碼如下:
class SubCompanyManager{
public List getAllEmployee(){
List list = new ArrayList();
for(int i=0; i<100; i++){
SubEmployee emp = new SubEmployee();
//為分公司人員按順序分配一個ID
emp.setId("分公司"+i);
list.add(emp);
}
return list;
}
public void printEmployee(){
List list = this.getAllEmployee();
for(SubEmployee e:list){
System.out.println(e.getId());
}
}
}
class CompanyManager{
public List getAllEmployee(){
List list = new ArrayList();
for(int i=0; i<30; i++){
Employee emp = new Employee();
//為總公司人員按順序分配一個ID
emp.setId("總公司"+i);
list.add(emp);
}
return list;
}
public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){
sub.printEmployee();
List list2 = this.getAllEmployee();
for(Employee e:list2){
System.out.println(e.getId());
}
}
}
修改后,為分公司增加了打印人員ID的方法块蚌,總公司直接調(diào)用來打印闰非,從而避免了與分公司的員工發(fā)生耦合。
迪米特法則的初衷是降低類之間的耦合峭范,由于每個類都減少了不必要的依賴财松,因此的確可以降低耦合關(guān)系。但是凡事都有度纱控,雖然可以避免與非直接的類通信辆毡,但是要通信,必然會通過一個“中介”來發(fā)生聯(lián)系甜害,例如本例中舶掖,總公司就是通過分公司這個“中介”來與分公司的員工發(fā)生聯(lián)系的。過分的使用迪米特原則尔店,會產(chǎn)生大量這樣的中介和傳遞類眨攘,導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜度變大。所以在采用迪米特法則時要反復(fù)權(quán)衡嚣州,既做到結(jié)構(gòu)清晰鲫售,又要高內(nèi)聚低耦合。
設(shè)計模式六大原則(6):開閉原則
定義:一個軟件實體如類该肴、模塊和函數(shù)應(yīng)該對擴(kuò)展開放情竹,對修改關(guān)閉。
問題由來:在軟件的生命周期內(nèi)沙庐,因為變化鲤妥、升級和維護(hù)等原因需要對軟件原有代碼進(jìn)行修改時,可能會給舊代碼中引入錯誤拱雏,也可能會使我們不得不對整個功能進(jìn)行重構(gòu)棉安,并且需要原有代碼經(jīng)過重新測試。
解決方案:當(dāng)軟件需要變化時铸抑,盡量通過擴(kuò)展軟件實體的行為來實現(xiàn)變化贡耽,而不是通過修改已有的代碼來實現(xiàn)變化。
開閉原則是面向?qū)ο笤O(shè)計中最基礎(chǔ)的設(shè)計原則鹊汛,它指導(dǎo)我們?nèi)绾谓⒎€(wěn)定靈活的系統(tǒng)蒲赂。開閉原則可能是設(shè)計模式六項原則中定義最模糊的一個了,它只告訴我們對擴(kuò)展開放刁憋,對修改關(guān)閉滥嘴,可是到底如何才能做到對擴(kuò)展開放,對修改關(guān)閉至耻,并沒有明確的告訴我們若皱。以前,如果有人告訴我“你進(jìn)行設(shè)計的時候一定要遵守開閉原則”尘颓,我會覺的他什么都沒說走触,但貌似又什么都說了。因為開閉原則真的太虛了疤苹。
在仔細(xì)思考以及仔細(xì)閱讀很多設(shè)計模式的文章后互广,終于對開閉原則有了一點認(rèn)識。其實卧土,我們遵循設(shè)計模式前面5大原則惫皱,以及使用23種設(shè)計模式的目的就是遵循開閉原則。也就是說夸溶,只要我們對前面5項原則遵守的好了逸吵,設(shè)計出的軟件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”缝裁,前面5項原則遵守的好扫皱,平均分自然就高,說明軟件設(shè)計開閉原則遵守的好捷绑;如果前面5項原則遵守的不好韩脑,則說明開閉原則遵守的不好。
其實筆者認(rèn)為粹污,開閉原則無非就是想表達(dá)這樣一層意思:用抽象構(gòu)建框架段多,用實現(xiàn)擴(kuò)展細(xì)節(jié)。因為抽象靈活性好壮吩,適應(yīng)性廣进苍,只要抽象的合理加缘,可以基本保持軟件架構(gòu)的穩(wěn)定。而軟件中易變的細(xì)節(jié)觉啊,我們用從抽象派生的實現(xiàn)類來進(jìn)行擴(kuò)展拣宏,當(dāng)軟件需要發(fā)生變化時,我們只需要根據(jù)需求重新派生一個實現(xiàn)類來擴(kuò)展就可以了杠人。當(dāng)然前提是我們的抽象要合理勋乾,要對需求的變更有前瞻性和預(yù)見性才行。
說到這里嗡善,再回想一下前面說的5項原則辑莫,恰恰是告訴我們用抽象構(gòu)建框架,用實現(xiàn)擴(kuò)展細(xì)節(jié)的注意事項而已:單一職責(zé)原則告訴我們實現(xiàn)類要職責(zé)單一罩引;里氏替換原則告訴我們不要破壞繼承體系各吨;依賴倒置原則告訴我們要面向接口編程;接口隔離原則告訴我們在設(shè)計接口的時候要精簡單一袁铐;迪米特法則告訴我們要降低耦合绅你。而開閉原則是總綱,他告訴我們要對擴(kuò)展開放昭躺,對修改關(guān)閉忌锯。
最后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领炫,而是多和少的問題偶垮,也就是說,我們一般不會說有沒有遵守帝洪,而是說遵守程度的多少似舵。任何事都是過猶不及,設(shè)計模式的六個設(shè)計原則也是一樣葱峡,制定這六個原則的目的并不是要我們刻板的遵守他們砚哗,而需要根據(jù)實際情況靈活運用。對他們的遵守程度只要在一個合理的范圍內(nèi)砰奕,就算是良好的設(shè)計蛛芥。我們用一幅圖來說明一下。
圖中的每一條維度各代表一項原則军援,我們依據(jù)對這項原則的遵守程度在維度上畫一個點仅淑,則如果對這項原則遵守的合理的話,這個點應(yīng)該落在紅色的同心圓內(nèi)部胸哥;如果遵守的差涯竟,點將會在小圓內(nèi)部;如果過度遵守,點將會落在大圓外部庐船。一個良好的設(shè)計體現(xiàn)在圖中银酬,應(yīng)該是六個頂點都在同心圓中的六邊形。
在上圖中筐钟,設(shè)計1捡硅、設(shè)計2屬于良好的設(shè)計,他們對六項原則的遵守程度都在合理的范圍內(nèi)盗棵;設(shè)計3、設(shè)計4設(shè)計雖然有些不足北发,但也基本可以接受纹因;設(shè)計5則嚴(yán)重不足,對各項原則都沒有很好的遵守琳拨;而設(shè)計6則遵守過渡了瞭恰,設(shè)計5和設(shè)計6都是迫切需要重構(gòu)的設(shè)計。
到這里狱庇,設(shè)計模式的六大原則就寫完了惊畏。主要參考書籍有《設(shè)計模式》《設(shè)計模式之禪》《大話設(shè)計模式》以及網(wǎng)上一些零散的文章,但主要內(nèi)容主要還是我本人對這六個原則的感悟密任。寫出來的目的一方面是對這六項原則系統(tǒng)地整理一下颜启,一方面也與廣大的網(wǎng)友分享,因為設(shè)計模式對編程人員來說浪讳,的確非常重要缰盏。正如有句話叫做一千個讀者眼中有一千個哈姆雷特,如果大家對這六項原則的理解跟我有所不同淹遵,歡迎留言口猜,大家共同探討。