1 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)，具有更好的

代码重用性 (即: 相同功能的代码，不用多次编写)
可读性 (即: 编程规范性,便于其他程序员的阅读和理解)
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)
可靠性 (即: 当我们增加新的功能后，对原来的功能没有影响)
使程序呈现高内聚，低耦合的特性

2 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

以交通工具案例讲解

方案 1

public class Main {public static void main(String[] args) {Vehicle vehicle = new Vehicle();vehicle.run("摩托车");vehicle.run("小汽车");vehicle.run("飞机");}}
//交通工具类
//1.在方式1 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
class Vehicle {public void run(String vehicle) {System.out.println(vehicle + "在公路上跑...");}
}

方案 2：拆分

方案 2 的分析
1.遵守单一职责原则
2.但是这祥做的改动成本很大，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

public class Main {public static void main(String[] args) {RoadVehicle roadVehicle = new RoadVehicle();roadVehicle.run("摩托车");roadVehicle.run("小汽车");SkyVehicle skyVehicle = new SkyVehicle();skyVehicle.run("飞机");WaterVehicle waterVehicle = new WaterVehicle();waterVehicle.run("船");}}class RoadVehicle {public void run(String vehicle) {System.out.println(vehicle + "在公路上跑...");}
}
class SkyVehicle {public void run(String vehicle) {System.out.println(vehicle + "在天空上跑...");}
}
class WaterVehicle {public void run(String vehicle) {System.out.println(vehicle + "在水里跑...");}
}

方案 3

方案 3 的分析
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

public class Main {public static void main(String[] args) {Vehicle vehicle = new Vehicle();vehicle.runRoad("汽车");vehicle.runSky("飞机");vehicle.runWater("潜艇");}}class Vehicle {public void runRoad(String vehicle) {System.out.println(vehicle + "在公路上跑...");}public void runSky(String vehicle) {System.out.println(vehicle + "在天空上跑...");}public void runWater(String vehicle) {System.out.println(vehicle + "在水里上跑...");}
}

单一职责原则注意事项和细节

降低类的复杂度，一个类只负责一项职责。
提高类的可读性，可维护性
降低变更引起的风险
通常情况下，我们应当遵守单一职责原则，只有逻辑足够简单时，才可以在代码级违反单一职责原则；如果类中方法数量足够少，那么可以仅在方法级别保持单一职责原则，但是方法数量多时，还是要将类进行拆分

3 接口隔离原则

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。

弊端：B和D必须实现 Interface1中的所有方法

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，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

上面类图对应的代码

public class Main {public static void main(String[] args) {}
}interface Interface1 {void operation1();void operation2();void operation3();void operation4();void operation5();
}class B implements Interface1 {@Overridepublic void operation1() {System.out.println("B实现了operation1()");}@Overridepublic void operation2() {System.out.println("B实现了operation2()");}@Overridepublic void operation3() {System.out.println("B实现了operation3()");}@Overridepublic void operation4() {System.out.println("B实现了operation4()");}@Overridepublic void operation5() {System.out.println("B实现了operation5()");}
}class D implements Interface1 {@Overridepublic void operation1() {System.out.println("D实现了operation1()");}@Overridepublic void operation2() {System.out.println("D实现了operation2()");}@Overridepublic void operation3() {System.out.println("D实现了operation3()");}@Overridepublic void operation4() {System.out.println("D实现了operation4()");}@Overridepublic void operation5() {System.out.println("D实现了operation5()");}
}class A {public void depend1(Interface1 i) {i.operation1();}public void depend2(Interface1 i) {i.operation2();}public void depend3(Interface1 i) {i.operation3();}
}class C {public void depend1(Interface1 i) {i.operation1();}public void depend4(Interface1 i) {i.operation4();}public void depend5(Interface1 i) {i.operation5();}
}

改进：
接口Interface1中出现的方法，根据实际情况拆分为三个接口

对应代码

public class Main {public static void main(String[] args) {A a = new A();a.depend1(new B());//A类通过接口依赖(使用)Ba.depend2(new B());a.depend3(new B());C c = new C();c.depend1(new D());//C类通过接口依赖(使用)Dc.depend4(new D());c.depend5(new D());}
}interface Interface1 {void operation1();
}interface Interface2 {void operation2();void operation3();
}interface Interface3 {void operation4();void operation5();
}class B implements Interface1, Interface2 {@Overridepublic void operation1() {System.out.println("B实现了operation1()");}@Overridepublic void operation2() {System.out.println("B实现了operation2()");}@Overridepublic void operation3() {System.out.println("B实现了operation3()");}
}class D implements Interface1, Interface3 {@Overridepublic void operation1() {System.out.println("D实现了operation1()");}@Overridepublic void operation4() {System.out.println("D实现了operation4()");}@Overridepublic void operation5() {System.out.println("D实现了operation5()");}
}class A {public void depend1(Interface1 i) {i.operation1();}public void depend2(Interface2 i) {i.operation2();}public void depend3(Interface2 i) {i.operation3();}
}class C {public void depend1(Interface1 i) {i.operation1();}public void depend4(Interface3 i) {i.operation4();}public void depend5(Interface3 i) {i.operation5();}
}

4 依赖倒转原则

基本介绍

依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)是指：

高层模块不应该依赖低层模块，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
依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
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
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。

public class Main {public static void main(String[] args) {Person p = new Person();p.receive(new Email());}
}class Email {public String getInfo() {return "电子邮件信息：Hello,World！";}
}
/*** 方式 1 分析*      1.简单，容易想到(优点)*      2.如果我们获取的对象是微信，短信等，则需要新增类，Person类也得增加相应的方法(缺点)*      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，这样我们就符合依赖倒转原则*/
class Person {public void receive(Email email) {System.out.println(email.getInfo());}
}

改进版：

public class Main {public static void main(String[] args) {//客户端无需更改Person p = new Person();p.receive(new Email());p.receive(new WeinXin());}
}interface IReceiver {public String getInfo();
}class Email implements IReceiver{public String getInfo() {return "电子邮件信息：Hello,World！";}
}class WeinXin implements IReceiver{public String getInfo() {return "微信信息：Hello,World！";}
}
//对接口依赖，更加稳定
class Person {public void receive(IReceiver receiver) {System.out.println(receiver.getInfo());}
}

依赖关系传递的三种方式和应用案例

1、接口传递
2、构造方法传递
3、setter方式传递

依赖倒转原则的注意事项和细节

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.
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
继承时遵循里氏替换原则

5 里氏替换原则

OO中的继承性的思考和说明

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。
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
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

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。
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。
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
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。

案例：

public class Liskov {public static void main(String[] args) {A a = new A();System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3));System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8));System.out.println("-----------------------");B b = new B();//调用的时候，还以为func1是求差System.out.println("11-3=" + b.func1(11, 3));//本意是求差，但实际是求和System.out.println("1-8=" + b.func1(1, 8));System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));}
}class A {public int func1(int num1, int num2) {return num1 - num2;}
}class B extends A {//假设B无意间重写了A的func1public int func1(int a, int b) {return a + b;}//新增功能public int func2(int a, int b) {return func1(a, b) + 9;}
}

解决方法

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
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

public class Liskov {public static void main(String[] args) {A a = new A();System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3));System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8));System.out.println("-----------------------");B b = new B();//因为B类不再继承A类，因此调用者，不会再认为func1是求减法//调用完成的功能就会很明确System.out.println("11+3=" + b.func1(11, 3));//这里本意是求出11+3System.out.println("1+8=" + b.func1(1, 8));// 1+8System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));//使用组合仍然可以使用到A类相关方法System.out.println("11-3=" + b.func3(11, 3));// 这里本意是求出11-3}
}//创建一个更加基础的基类
class Base {//把更加基础的方法和成员写到Base类
}// A类
class A extends Base {// 返回两个数的差public int func1(int num1, int num2) {return num1 - num2;}
}// B类继承了A
// 增加了一个新功能：完成两个数相加,然后和9求和
class B extends Base {//如果B需要使用A类的方法,使用组合关系private A a = new A();//这里，重写了A类的方法, 可能是无意识public int func1(int a, int b) {return a + b;}public int func2(int a, int b) {return func1(a, b) + 9;}//我们仍然想使用A的方法public int func3(int a, int b) {return this.a.func1(a, b);}
}

6 开闭原则

基本介绍

开闭原则（Open Closed Principle）是编程中最基础、最重要的设计原则
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。
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。
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。

案例：

public class Ocp {public static void main(String[] args) {//使用看看存在的问题GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();graphicEditor.drawShape(new Rectangle());graphicEditor.drawShape(new Circle());graphicEditor.drawShape(new Triangle());}}//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {//接收Shape对象，然后根据type，来绘制不同的图形public void drawShape(Shape s) {if (s.m_type == 1)drawRectangle(s);else if (s.m_type == 2)drawCircle(s);else if (s.m_type == 3) //对于使用方来说，这里得增加三角形的代码drawTriangle(s);}//绘制矩形public void drawRectangle(Shape r) {System.out.println(" 绘制矩形 ");}//绘制圆形public void drawCircle(Shape r) {System.out.println(" 绘制圆形 ");}//绘制三角形，这里也得增加画三角形的方法public void drawTriangle(Shape r) {System.out.println(" 绘制三角形 ");}
}//Shape类，基类
class Shape {int m_type;
}class Rectangle extends Shape {Rectangle() {super.m_type = 1;}
}class Circle extends Shape {Circle() {super.m_type = 2;}
}//新增：画三角形
class Triangle extends Shape {Triangle() {super.m_type = 3;}
}

优缺点

优点是比较好理解，简单易操作。
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.
比如我们这时要新增加一个图形种类三角形，我们需要做多处修改。

改进的思路分析
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改 -> 满足了开闭原则

改进版

public class Ocp {public static void main(String[] args) {GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();graphicEditor.drawShape(new Rectangle());graphicEditor.drawShape(new Circle());graphicEditor.drawShape(new Triangle());graphicEditor.drawShape(new OtherGraphic());}}//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {//接收Shape对象，调用draw方法public void drawShape(Shape s) {s.draw();}
}//Shape类，基类
abstract class Shape {int m_type;public abstract void draw();//抽象方法
}class Rectangle extends Shape {Rectangle() {super.m_type = 1;}@Overridepublic void draw() {System.out.println(" 绘制矩形 ");}
}class Circle extends Shape {Circle() {super.m_type = 2;}@Overridepublic void draw() {System.out.println(" 绘制圆形 ");}
}//新增画三角形
class Triangle extends Shape {Triangle() {super.m_type = 3;}@Overridepublic void draw() {System.out.println(" 绘制三角形 ");}
}//新增一个图形
class OtherGraphic extends Shape {OtherGraphic() {super.m_type = 4;}@Overridepublic void draw() {System.out.println(" 绘制其它图形 ");}
}

7. 迪米特法则

基本介绍

一个对象应该对其他对象保持最少的了解
类与类关系越密切，耦合度越大
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
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，我们称出现在成员变量，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。

class A {//C出现在A的成员变量中，所以C是A的直接朋友C c;void m(B b) {//B出现在A的方法参数中，所以B是A的直接朋友}D m2() {//D出现在A的方法返回值中，所以D是A的直接朋友}void m3() {E e = new E();//E出现在A的局部变量中，所以E不是A的直接朋友}
}

应用实例
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

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;//客户端
public class Demeter1 {public static void main(String[] args) {//创建了一个 SchoolManager 对象SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();//输出学院的员工id 和  学校总部的员工信息schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());}
}//学校总部员工类
class Employee {private String id;public void setId(String id) {this.id = id;}public String getId() {return id;}
}//学院的员工类
class CollegeEmployee {private String id;public void setId(String id) {this.id = id;}public String getId() {return id;}
}//管理学院员工的管理类
class CollegeManager {//返回学院的所有员工public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了10个员工到 listCollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();emp.setId("学院员工 id = " + i);list.add(emp);}return list;}
}//学校管理类//分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager
//CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类，这样违背了 迪米特法则
class SchoolManager {//返回学校总部的员工public List<Employee> getAllEmployee() {List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();for (int i = 0; i < 5; i++) { //这里我们增加了5个员工到 listEmployee emp = new Employee();emp.setId("学校总部员工 id = " + i);list.add(emp);}return list;}//该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id)void printAllEmployee(CollegeManager sub) {//分析问题//1. 这里的 CollegeEmployee 不是  SchoolManager的直接朋友//2. CollegeEmployee 是以局部变量方式出现在 SchoolManager//3. 违反了 迪米特法则//获取到学院员工List<CollegeEmployee> list1 = sub.getAllEmployee();System.out.println("------------学院员工------------");for (CollegeEmployee e : list1) {System.out.println(e.getId());}//获取到学校总部员工List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();System.out.println("------------学校总部员工------------");for (Employee e : list2) {System.out.println(e.getId());}}
}

应用实例改进

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)
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
对代码按照迪米特法则进行改进.

改进版

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;//客户端
public class Demeter1 {public static void main(String[] args) {System.out.println("~~~使用迪米特法则的改进~~~");//创建了一个 SchoolManager 对象SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();//输出学院的员工id 和  学校总部的员工信息schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());}
}//学校总部员工类
class Employee {private String id;public void setId(String id) {this.id = id;}public String getId() {return id;}
}//学院的员工类
class CollegeEmployee {private String id;public void setId(String id) {this.id = id;}public String getId() {return id;}
}//管理学院员工的管理类
class CollegeManager {//返回学院的所有员工public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了10个员工到 listCollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();emp.setId("学院员工 id = " + i);list.add(emp);}return list;}//输出学院员工的信息public void printEmployee() {//获取到学院员工List<CollegeEmployee> list1 = getAllEmployee();System.out.println("------------学院员工------------");for (CollegeEmployee e : list1) {System.out.println(e.getId());}}
}//学校管理类
//分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager
//CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类，这样违背了 迪米特法则
class SchoolManager {//返回学校总部的员工public List<Employee> getAllEmployee() {List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();for (int i = 0; i < 5; i++) { //这里我们增加了5个员工到 listEmployee emp = new Employee();emp.setId("学校总部员工 id = " + i);list.add(emp);}return list;}//该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id)void printAllEmployee(CollegeManager sub) {//分析问题//1. 将输出学院的员工方法，封装到CollegeManagersub.printEmployee();//获取到学校总部员工List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();System.out.println("------------学校总部员工------------");for (Employee e : list2) {System.out.println(e.getId());}}
}

迪米特法则注意事项和细节

迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
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

8.合成复用原则

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

案例：
B想要使用A中的方法，可以继承A，但会增加耦合性，可以通过下面三种方式进行改进

9. 设计原则核心思想

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。
针对接口编程，而不是针对实现编程。
为了交互对象之间的松耦合设计而努力

10. 设计模式概述和分类

掌握设计模式的层次

第1层：刚开始学编程不久，听说过什么是设计模式
第2层：有很长时间的编程经验，自己写了很多代码，其中用到了设计模式，但是自己却不知道
第3层：学习过了设计模式，发现自己已经在使用了，并且发现了一些新的模式挺好用的
第4层：阅读了很多别人写的源码和框架，在其中看到别人设计模式，并且能够领会设计模式的精妙和带来的好处。
第5层：代码写着写着，自己都没有意识到使用了设计模式，并且熟练的写了出来。

设计模式类型

设计模式分为三种类型，共23种

创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。
结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。
行为型模式：模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式（Interpreter模式）、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。

注意：不同的书籍上对分类和名称略有差别

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【韩顺平】设计模式七大原则

目录

1 设计模式的目的

2 单一职责原则

3 接口隔离原则

4 依赖倒转原则

5 里氏替换原则

6 开闭原则

7. 迪米特法则

8.合成复用原则

9. 设计原则核心思想

10. 设计模式概述和分类

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