七大设计原则

一、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↓↓↓

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

二、设计模式七大原则

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

三、单一职责原则

1、基本介绍

对类来说的，即一个类应该只负责一项职责。（一个类就管一件事）

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，这样子就违背了单一职责原则，所以需要将类 A 的粒度分解为 A1，A2，来对应A1对应职责1，A2对应职责2

比如一个Dao，负责user表的crud，但是现在这个Dao负责user表和order表的crud，因此不符合单一职责原则，要求拆分成userDAO和orderDao

2、应用实例

案例1

一个交通工具类，代表任何交通工具，违反单一职责原则

//解决方案：根据交通方式运行方式不同，分解成不同的类
public class SingleResponsibility {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
class Vehicle{// run()方法违反 单一职责原则public void run(String vehicle){System.out.println(vehicle+"正在运行");}
}

案例2

遵守的单一职责原则，改动很大，类被分解，同时修改客户端

/******@author 阿昌@create 2021-06-20 19:30********      方案2：*             遵守的单一职责原则*             改动很大，类被分解，同时修改客户端          */
public class SingleResponsibility2 {public static void main(String[] args) {RoadVehicle roadVehicle = new RoadVehicle();roadVehicle.run("汽车");SkyVehicle skyVehicle = new SkyVehicle();skyVehicle.run("飞机");WaterVehicle waterVehicle = new WaterVehicle();waterVehicle.run("游轮");}
}//路上交通工具类
class RoadVehicle{public void run(String item){System.out.println(item+":在公路上运行");}
}//天上交通工具类
class SkyVehicle{public void run(String item){System.out.println(item+":在天上运行");}
}//水上交通工具类
class WaterVehicle{public void run(String item){System.out.println(item+":在水上运行");}
}

方案3

这种修改类中的方法，对原来的类没有做大的修改，只是增加了方法

虽然在类的级别遵守单一职责，但是在方法上遵守了单一职责

/******@author 阿昌@create 2021-06-20 19:41********      1、这种修改类中的方法，对原来的类没有做大的修改，只是增加了方法*      2、虽然在类的级别遵守单一职责，但是在方法上遵守了单一职责*/
public class SingleResponsibility3 {public static void main(String[] args) {Vehicle2 vehicle2 = new Vehicle2();vehicle2.runRoad("骑车");vehicle2.runSky("飞机");vehicle2.runWater("轮船");}
}class Vehicle2{public void runRoad(String item){System.out.println(item+"在路上跑");}public void runSky(String item){System.out.println(item+"在天上跑");}public void runWater(String item){System.out.println(item+"在水上跑");}
}

3、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，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

四、接口隔离原则

1、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

代码演示

类 A 通过接口 Interface1 依赖类 B，类 C 通过接口 Interface1 依赖类 D，请编写代码完成此应用实例。

没有使用接口隔离原则代码：↓↓↓

//接口，且拥有5个方法
interface Interface1 {void method1();void method2();void method3();void method4();void method5();
}//A类通过Interface1接口依赖(使用) B类，但只用到1,2,3方法
class A{public void depend1(Interface1 interface1){interface1.method1();}public void depend2(Interface1 interface1){interface1.method2();}public void depend3(Interface1 interface1){interface1.method3();}
}//B类实现Interface1
class B implements Interface1 {@Overridepublic void method1() {System.out.println("B 实现method1");}@Overridepublic void method2() {System.out.println("B 实现method2");}@Overridepublic void method3() {System.out.println("B 实现method3");}@Overridepublic void method4() {System.out.println("B 实现method4");}@Overridepublic void method5() {System.out.println("B 实现method5");}
}//C类通过Interface1接口依赖(使用) D类，但只用到1,4,5方法
class C{public void depend1(Interface1 interface1){interface1.method1();}public void depend4(Interface1 interface1){interface1.method4();}public void depend5(Interface1 interface1){interface1.method5();}
}//D类实现Interface1
class D implements Interface1{@Overridepublic void method1() {System.out.println("D 实现method1");}@Overridepublic void method2() {System.out.println("D 实现method2");}@Overridepublic void method3() {System.out.println("D 实现method3");}@Overridepublic void method4() {System.out.println("D 实现method4");}@Overridepublic void method5() {System.out.println("D 实现method5");}
}

2、接口隔离原则的改进

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

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
接口 Interface1 中出现的方法，根据实际情况拆分为三个接口

代码演示

//接口1
interface Interface1 {void method1();
}//接口2
interface Interface2 {void method2();void method3();
}//接口3
interface Interface3 {void method4();void method5();
}//A类通过Interface1接口依赖(使用) B类，但只用到1,2,3方法
class A{public void depend1(Interface1 interface1){interface1.method1();}public void depend2(Interface2 interface2){interface2.method2();}public void depend3(Interface2 interface2){interface2.method3();}
}//B类实现Interface1、Interface2
class B implements Interface1,Interface2 {@Overridepublic void method1() {System.out.println("B 实现method1");}@Overridepublic void method2() {System.out.println("B 实现method2");}@Overridepublic void method3() {System.out.println("B 实现method3");}
}//C类通过Interface1接口依赖(使用) D类，但只用到1,4,5方法
class C{public void depend1(Interface1 interface1){interface1.method1();}public void depend4(Interface3 interface3){interface3.method4();}public void depend5(Interface3 interface3){interface3.method5();}
}//D类实现Interface1
class D implements Interface1,Interface3{@Overridepublic void method1() {System.out.println("D 实现method1");}@Overridepublic void method4() {System.out.println("D 实现method4");}@Overridepublic void method5() {System.out.println("D 实现method5");}
}

人话版：

一个类通过接口去依赖另一个类，希望依赖的接口是最小的，接口里面有很多方法；

用不到的就进行隔离，那个隔离的手法就是：把个接口进行拆分，方法分开，拆成多个接口，拆成最小的

五、依赖倒转原则

1、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(子类)去完成

2、应用实例

方案一： 传统写法
1、简单，容易实现想到

2、如果我们获取的对象是微信、短信等的类，那则要新增微信类，且Person类中也需要增加相应的接收方法

//测试
public class DependecyInversion {public static void main(String[] args) {Person person = new Person();person.receive(new Email());}
}class Email{public String getInfo(){return "电子信息：hello!阿昌你好";}
}class Person{public void receive(Email email){System.out.println(email.getInfo());}
}

解决方案

引入一个抽象的接口IReceiver，表示接受者，这样Person类与这个IReceiver发生依赖

因为Email，微信，等等属于接收范围，他们各自实现IReceiver接口即可，这样就可以符合依赖倒转原则

方案二： 依赖倒转原则

//测试
public class DependecyInversion2 {public static void main(String[] args) {Person2 person = new Person2();person.receive(new Email2());person.receive(new Wenxin());}
}class Email2 implements IReceiver{@Overridepublic String getInfo(){return "电子信息：hello!阿昌你好";}
}//如果新增一个微信类，只需要实现IReceiver接口类即可
class Wenxin implements IReceiver{@Overridepublic String getInfo() {return "微信信息：hello!阿昌你好";}
}class Person2{public void receive(IReceiver iReceiver){System.out.println(iReceiver.getInfo());}
}//定义接口
interface IReceiver{String getInfo();
}

3、依赖关系传递的三种方式和应用案例

接口传递

通过方法传入接口

构造方法传递应用案例代码

通过构造器给类的成员变量赋值

setter 方式传递

4、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

六、里氏替换原则

1、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

2、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。

3、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

public class Liskov {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stub 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();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));// 1-8 System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));}
}//A类
class A{public int func1(int num1,int num2){return num1-num2;}
}//B类
class B extends A{//这里，重写了 A 类的方法,  可能是无意识@Overridepublic int func1(int num1, int num2) {return num1+num2;}public int func2(int num1,int num2){return func1(num1,num2)+1;}
}

4、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：

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.

//创建更加基础的积累
//把更基础的方法和成员，写到Base
class Base{}//A类
class A extends Base{public int func1(int num1,int num2){return num1-num2;}
}//B类
class B extends Base{//如果B类需要使用到A类的方法，通过组合关系private A a = new A();public int func1(int num1, int num2) {return num1+num2;}public int func2(int num1,int num2){return func1(num1,num2)+1;}//我们任然想要使用A类的方法public int func3(int num1,int num2){return a.func1(num1,num2);}
}

七、开闭原则

1、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。

2、代码案例

package com.atguigu.principle.ocp;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) 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 ");}//增加绘制三角形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 [提供方]
class Triangle extends Shape { Triangle() {super.m_type = 3;}
}

3、方式 1 的优缺点

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，我们需要做如下修改，修改的地方较多

4、改进的思路分析

思路：

把创建Shap 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

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());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
}// [提供方]
class Rectangle extends Shape { Rectangle() {super.m_type = 1;}@Overridepublic void draw() {System.out.println(" 绘制矩形 ");}
}// [提供方]
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 [提供方]
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 [提供方]
class OtherGraphic extends Shape { OtherGraphic() {super.m_type = 4;}@Overridepublic void draw() {System.out.println(" 绘制其它图形 ");}
}

八、迪米特原则

1、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。

2、应用实例

违背迪米特原则的案例

//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 list Employee     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());}}
}

3、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

//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 list Employee 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());}}
}

4、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
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

九、合成复用原则

原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承

不推荐：↓↓↓，继承

因为如果A类添加了方法，但是B类不需要，就会出现代码耦合

可行的方式：
- 通过一个set()方法将A设置到B中
- 通过方法的参数，将A传入
- 通过声明为类的成员变量(全局变量、属性)，将A实例化传入

十、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。抽取达到复用
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
高内聚低耦合

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