设计模式七大原则解读
设计模式的目的
编写软件过程中,程序员面临着来自 耦合性,内聚性以及可维护性,可扩展性,重用性,灵活性 等多方面的挑战,设计模式是为了让程序(软件),具有更好
1) 代码重用性 (即:相同功能的代码,不用多次编写)
2) 可读性 (即:编程规范性, 便于其他程序员的阅读和理解)
3) 可扩展性 (即:当需要增加新的功能时,非常的方便,称为可维护)
4) 可靠性 (即:当我们增加新的功能后,对原来的功能没有影响)
5) 使程序呈现高内聚,低耦合的特性
分享金句:
设计模式包含了面向对象的精髓, “懂了设计模式,你就懂了面向对象分析和设计 (OOA/D)的精要”Scott Mayers 在其巨著《Effective C++》就曾经说过:C++老手和 C++新手的区别就是前者手背上有很多伤疤
设计模式原则,其实就是程序员在编程时,应当遵守的原则,也是各种设计模式的基础(即:设计模式为什么这样设计的依据)
设计模式常用的七大原则有:
1) 单一职责原则
2) 接口隔离原则
3) 依赖倒转(倒置)原则
4) 里氏替换原则
5) 开闭原则
6) 迪米特法则
7) 合成复用原则
单一职责原则
基本介绍
对类来说的,即一个类应该只负责一项职责。如类A负责两个不同职责:职责1,职责2。 当职责1需求变更而改变A时,可能造成职责2执行错误,所以需要将类A的粒度分解为A1,A2
应用实例
1. 在上面的方式 的 run 方法中,违反了单一职责原则
2. 解决的方案非常的简单,根据交通工具运行方法不同,分解成不同类即可
1. 遵守单一职责原则
2. 但是这样做的改动很大,即将类分解,同时修改客户端
3. 改进:直接修改 Vehicle 类,改动的代码会比较少=>方案 3
1.这种修改方法没有对原来的类做大的修改,只是增加方法
2.这里虽然没有在类这个级别上遵守单一职责原则,但是在方法级别上,仍然是遵守单一职责
注意事项和细节
单一职责原则注意事项和细节:
1) 降低类的复杂度,一个类只负责一项职责。
2) 提高类的可读性,可维护性
3) 降低变更引起的风险
4) 通常情况下,我们应当遵守单一职责原则,只有逻辑足够简单,才可以在代码级违反单一职责原则;只有类中方法数量足够少,可以在方法级别保持单一职责原则
接口隔离原则(Interface Segregation Principle)
基本介绍
客户端不应该依赖它不需要的接口,即一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上
类 A 通过接口 Interface1 依赖类 B,类 C 通过接口 Interface1 依赖类 D,如果接口 Interface1 对于类 A 和类 C来说不是最小接口,那么类 B 和类 D 必须去实现他们不需要的方法。
按隔离原则应当这样处理:
将接口 Interface1 拆分为独立的几个接口(这里我们拆分成 3 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
应用实例
没有使用接口隔离原则代码
应传统方法的问题和使用接口隔离原则改进
1) 类 A 通过接口 Interface1 依赖类 B,类 C 通过接口 Interface1 依赖类 D,如果接口 Interface1 对于类 A 和类 C来说不是最小接口,那么类 B 和类 D 必须去实现他们不需要的方法
2) 将接口 Interface1 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
3) 接口 Interface1 中出现的方法,根据实际情况拆分为三个接口
依赖倒转原则
基本介绍
依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)是指:
1) 高层模块不应该依赖低层模块,二者都应该依赖其抽象
2) 抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象
3) 依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
4) 依赖倒转原则是基于这样的设计理念:相对于细节的多变性,抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础的架构要稳定的多。在 java 中,抽象指的是接口或抽象类,细节就是具体的实现类
5) 使用接口或抽象类的目的是制定好规范,而不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
应用实例
请编程完成 Person 接收消息的功能
1) 实现方案 1 + 分析说明
方式 1 分析
1. 简单,比较容易想到
2. 如果我们获取的对象是 微信,短信等等,则新增类,同时 Perons 也要增加相应的接收方法
3. 解决思路:引入一个抽象的接口 IReceiver, 表示接收者, 这样 Person 类与接口 IReceiver 发生依赖,因为 Email, WeiXin 等等属于接收的范围,他们各自实现 IReceiver 接口就 ok, 这样我们就符号依赖倒转原则
2) 实现方案 2(依赖倒转) + 分析说明
3)依赖关系传递的三种方式和应用案例
1) 接口传递==》应用案例代码
2) 构造方法传递==》应用案例代码
3) setter 方式传递==》应用案例代码
依赖倒转原则的注意事项和细节
1) 低层模块尽量都要有抽象类或接口,或者两者都有,程序稳定性更好.
2) 变量的声明类型尽量是抽象类或接口, 这样我们的变量引用和实际对象间,就存在一个缓冲层,利于程序扩展和优化
3) 继承时遵循里氏替换原则
里氏替换原则
OO 中的继承性的思考和说明
1) 继承包含这样一层含义:父类中凡是已经实现好的方法,实际上是在设定规范和契约,虽然它不强制要求所有的子类必须遵循这些契约,但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改,就会对整个继承体系造成破坏。
2) 继承在给程序设计带来便利的同时,也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性,程序的可移植性降低,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产生故障
3) 问题提出:在编程中,如何正确的使用继承? => 里氏替换原则
基本介绍
1) 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)在 1988 年,由麻省理工学院的以为姓里的女士提出的。
2) 如果对每个类型为 T1 的对象 o1,都有类型为 T2 的对象 o2,使得以 T1 定义的所有程序 P 在所有的对象 o1 都代换成 o2 时,程序 P 的行为没有发生变化,那么类型 T2 是类型 T1 的子类型。换句话说,所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
3) 在使用继承时,遵循里氏替换原则,在子类中尽量不要重写父类的方法
4) 里氏替换原则告诉我们,继承实际上让两个类耦合性增强了,在适当的情况下,可以通过聚合,组合,依赖 来解决问题。
一个程序引出的问题和思考
该看个程序, 思考下问题和解决思路
我们发现原来运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类 B 无意中重写了父类的方法,造成原有功能出现错误。在实际编程中,我们常常会通过重写父类的方法完成新的功能,这样写起来虽然简单,但整个继承体系的复用性会比较差。特别是运行多态比较频繁的时候
改进方法
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
开闭原则
基本介绍
1) 开闭原则(Open Closed Principle)是编程中最基础、最重要的设计原则
2) 一个软件实体如类,模块和函数应该对扩展开放(对提供方),对修改关闭(对使用方)。用抽象构建框架,用实现扩展细节。
3) 当软件需要变化时,尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化,而不是通过修改已有的代码来实现变化。
4) 编程中遵循其它原则,以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则。
代码引进
看一个画图形的功能
方式 1 的优缺点
1) 优点是比较好理解,简单易操作。
2) 缺点是违反了设计模式的 ocp 原则,即对扩展开放(提供方),对修改关闭(使用方)。即当我们给类增加新功能的时候,尽量不修改代码,或者尽可能少修改代码.
3) 比如我们这时要新增加一个图形种类 三角形,我们需要做如下修改,修改的地方较多
改进方法
思路:把创建 Shape 类做成抽象类,并提供一个抽象的 draw 方法,让子类去实现即可,这样我们有新的图形种类时,只需要让新的图形类继承 Shape,并实现 draw 方法即可,使用方的代码就不需要修 -> 满足了开闭原则
迪米特法则
基本介绍
1) 一个对象应该对其他对象保持最少的了解
2) 类与类关系越密切,耦合度越大
3) 迪米特法则(Demeter Principle)又叫最少知道原则,即一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说,对于被依赖的类不管多么复杂,都尽量将逻辑封装在类的内部。对外除了提供的 public 方法,不对外泄露任何信息
4) 迪米特法则还有个更简单的定义:只与直接的朋友通信
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不是直接的朋友。也就是说,陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部。
代码引进
有一个学校,下属有各个学院和总部,现要求打印出学校总部员工 ID 和学院员工的 id
方法改进
1) 前面设计的问题在于 SchoolManager 中,CollegeEmployee 类并不是 SchoolManager 类的直接朋友 (分析)
2) 按照迪米特法则,应该避免类中出现这样非直接朋友关系的耦合
3) 对代码按照迪米特法则 进行改进.
注意事项和细节
1) 迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
2) 但是注意:由于每个类都减少了不必要的依赖,因此迪米特法则只是要求降低类间(对象间)耦合关系, 并不是要求完全没有依赖关系
合成复用原则(Composite Reuse Principle)
基本介绍
原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承
设计原则核心思想
1) 找出应用中可能需要变化之处,把它们独立出来,不要和那些不需要变化的代码混在一起。
2) 针对接口编程,而不是针对实现编程。
3) 为了交互对象之间的松耦合设计而努力
代码引进
假设我们有两个类A和B,它们都实现了打印功能:
如果我们想要一个新的类C,它既具有A的功能,也具有B的功能,我们有两种实现方法:
方法一:通过继承来复用代码
上面代码中,我们让C类继承自A类,并重写了A类的print方法。在新的print方法中,我们先调用了A类的print方法,然后再打印"This is C"。
方法二:通过合成复用来复用代码
上面代码中,我们没有使用继承关系,而是创建了一个包含A和B对象的C类,通过调用它们的print方法来达到复用代码的目的。同时,我们还添加了C类自己的print方法,用来打印"This is C"。
从长远来看,使用方法一可能会引起一些问题。我们可能不得不在A类和B类中添加很多方法和属性,而这些方法和属性都会被C类继承下来,导致C类变得十分庞大和复杂。另外,一旦我们改变了A类和B类的实现,C类的行为也会受到影响。
而方法二则遵循了合成复用原则,将C类与A类和B类分离开来,避免了继承带来的缺点,同时使得代码复用更加灵活、可控。
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