JAVA 设计的七大原则
一、开闭原则
开闭原则(Open-Closed Principle, OCP)是指一个软件实体如类、模块和函数应该对 扩展开放,对修改关闭。
所谓的开闭,也正是对扩展和修改两个行为的一个原则。强调 的是用抽象构建框架,用实现扩展细节。
可以提高软件系统的可复用性及可维护性。开 闭原则,是面向对象设计中最基础的设计原则。它指导我们如何建立稳定灵活的系统,实现开闭原则的核心思想就是面向抽象编程。
二、依赖倒置原则
依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle,DIP)是指设计代码结构时,高层模 块不应该依赖底层模块,二者都应该依赖其抽象。
通过依赖倒置,可以减少类与类之间的耦合性,提高系统的稳定性,提高代码的 可读性和可维护性,并能够降低修改程序所造成的风险。
下面我们通过一个例子来具体阐述:
首先创建一个MyCar类,假如你现在有两辆车
public class MyCar {public void AudiCarDriving() {System.out.println("AudiCar is drving ……");}public void BWMCarDriving() {System.out.println("BWMCar is drving ……");}
}
但是随着你经济的逐渐飙升,又买下一辆车,这个时候,业务扩展,我们的代码要从底层到高层(调用层)依次修改代码。在 MyCar 类中增加 xxxCarDriving()的方法,在高层也要追加调用。如此一来,系统发布以后,实际上是非 常不稳定的,在修改代码的同时也会带来意想不到的风险。接下来我们优化代码,创建 一个课程的抽象 CarDriving 接口:
public interface CarDriving {void driving();
}
/** * 创建AudiCar 类 */
public class AudiCar implements CarDriving {@Overridepublic void driving() {System.out.println(this.getClass().getSimpleName()+"is drving ……");}
}
/** * 创建BWMCar类 */
public class BWMCar implements CarDriving {@Overridepublic void driving() {System.out.println(this.getClass().getSimpleName()+"is driving ……");}
}
/** * 优化之前的MyCar 类 */
public class MyCar {public void driving(CarDriving carDriving) {carDriving.driving();}
}//调用public static void main(String[] args) {MyCar myCar = new MyCar();myCar.driving(new AudiCar());myCar.driving(new BWMCar());}
我们这时候再看来代码,无论你有多少车,对于新车,我只需要新建一 类,通过传参的方式告诉MyCar,而不需要修改底层代码。实际上这是一种大家非常熟悉 的方式,叫依赖注入。注入的方式还有构造器方式和 setter 方式。我们来看构造器注入 方式:
/*** @Description 构造器注入* @Date 2019\5\20*/
public class MyCar_01 {private CarDriving carDriving;public MyCar_01(CarDriving carDriving) {this.carDriving = carDriving;}public void driving() {carDriving.driving();}
}/*** @Description 调用的时候一样*/public static void main(String[] args) {new MyCar_01(new AudiCar()).driving();new MyCar_01(new BWMCar()).driving();}
根据构造器方式注入,在调用时,每次都要创建实例。那么,如果 MyCar 是全局单例,则 我们就只能选择用 Setter 方式来注入,继续修改 MyCar 类的代码:
/*** @Description setter 注入* @Date 2019\5\20*/
public class MyCar_02 {private CarDriving carDriving;public void setCarDriving(CarDriving carDriving) {this.carDriving = carDriving;}public void driving() {carDriving.driving();}
}/** @Description 调用方法如下*/
public static void main(String[] args) {MyCar_02 myCar = new MyCar_02();myCar.setCarDriving(new AudiCar());myCar.driving();myCar.setCarDriving(new BWMCar());myCar.driving();
}
执行结果
AudiCaris drving ……
BWMCaris driving ……
三、单一职责原则
单一职责(Simple Responsibility Pinciple,SRP)是指不要存在多于一个导致类变更的原因。
假设我们有一个 Class 负责两个职责,一旦发生需求变更,修改其中一个职责的逻辑代码,有可能会导致另一个职责的功能发生故障。这样一来,这个 Class 存在两个导 致类变更的原因。如何解决这个问题呢?我们就要给两个职责分别用两个 Class 来实现, 进行解耦。后期需求变更维护互不影响。这样的设计,可以降低类的复杂度,提高类的 可 读 性 , 提高系统的可维护性,降低变更引起的风险。总体来说就是一个Class/Interface/Method 只负责一项职责。
public class DriveCar {public void driving(String carType){if("SUV".equals(carType)){System.out.println(carType+"动力强悍,适合越野");}else {System.out.println(carType+"乘坐舒适");}}
}/*调用如下*/
public static void main(String[] args) {DriveCar driveCar = new DriveCar();driveCar.driving("SUV");driveCar.driving("MPV");
}
从上面代码来看,DriveCar 类承担了两种处理逻辑。假如,现在要对SUV做更多处理,那么 SUV和MPV的大小、功能都不一样,必须要修改代码。而修改代码逻辑势必会相互影 响容易造成不可控的风险。我们对职责进行分离解耦,来看代码,分别创建两个类 SUVDrive 和 MPVDrive:
public class SUVDrive {public void driving(String carType){System.out.println(carType + "动力强悍,适合越野");}
}public class MPVDrive {public void driving(String carType){System.out.println(carType + "乘坐舒适");}
}/*调用如下*/
public static void main(String[] args) {SUVDrive suv = new SUVDrive();suv.driving("SUV");MPVDrive mpv = new MPVDrive();mpv.driving("MPV");
}
如果有跟多的业务需要,可以设计一个顶层接口,然后再根据情况拆分成不同的接口,使其满足单一职责原则,便于后期维护
四、接口隔离原则
接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)是指用多个专门的接口,而不使 用单一的总接口,客户端不应该依赖它不需要的接口。
这个原则指导我们在设计接口时 应当注意一下几点:
1、一个类对一类的依赖应该建立在最小的接口之上。
2、建立单一接口,不要建立庞大臃肿的接口。
3、尽量细化接口,接口中的方法尽量少(不是越少越好,一定要适度)。 接口隔离原则符合我们常说的高内聚低耦合的设计思想,从而使得类具有很好的可读性、 可扩展性和可维护性。我们在设计接口的时候,要多花时间去思考,要考虑业务模型, 包括以后有可能发生变更的地方还要做一些预判。所以,对于抽象,对业务模型的理解 是非常重要的。
public interface IAnimal {void eat();void fly();void swim();
}/*** @Description Bird 类实现:*/
public class Bird implements IAnimal{@Overridepublic void eat() { }@Overridepublic void fly() { }@Overridepublic void swim() { }
}/*** @Description Dog 类实现*/
public class Dog implements IAnimal {@Overridepublic void eat() {}@Overridepublic void fly() {}@Overridepublic void swim() {}
}
可以看出,Bird 的 swim()方法可能只能空着,Dog 的 fly()方法显然不可能的。这时候, 我们针对不同动物行为来设计不同的接口,分别设计 IEatAnimal,IFlyAnimal 和 ISwimAnimal 接口,来看代码:
public interface IEatAnimal{void eat();
}public interface IFlyAnimal {void fly();
}public interface ISwimAnimal {void swim();
}/*** @Description Dog 只实现 IEatAnimal 和 ISwimAnimal 接口*/
public class Dog implements ISwimAnimal,IEatAnimal {@Overridepublic void eat() {}@Overridepublic void swim() {}
}
五、迪米特法则
迪米特原则(Law of Demeter LoD)是指一个对象应该对其他对象保持最少的了解,又 叫最少知道原则(Least Knowledge Principle,LKP),尽量降低类与类之间的耦合。
迪米特原则主要强调只和朋友交流,不和陌生人说话。出现在成员变量、方法的输入、输 出参数中的类都可以称之为成员朋友类,而出现在方法体内部的类不属于朋友类。现在来设计一个权限系统,Boss 需要查看目前发布到线上的课程数量。这时候,Boss 要找到 TeamLeader 去进行统计,TeamLeader 再把统计结果告诉 Boss。接下来我们还是来看代码:
public class Course {
}import java.util.List;public class TeamLeader {public void checkNumberOfCourses(List<Course> courseList){System.out.println("目前已发布的课程数量是:"+courseList.size());}
}import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class Boss {public void commandCheckNumber(TeamLeader teamLeader){//模拟 Boss 一页一页往下翻页,TeamLeader 实时统计List<Course> courseList = new ArrayList<Course>();for (int i= 0; i < 20 ;i ++){courseList.add(new Course());}teamLeader.checkNumberOfCourses(courseList);}
}public static void main(String[] args) {Boss boss = new Boss();TeamLeader teamLeader = new TeamLeader();boss.commandCheckNumber(teamLeader);
}
写到这里,其实功能已经都已经实现,代码看上去也没什么问题。根据迪米特原则,Boss 只想要结果,不需要跟 Course 产生直接的交流。而 TeamLeader 统计需要引用 Course 对象。Boss 和 Course 并不是朋友,从下面的类图就可以看出来
下面来对代码进行改造:
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class TeamLeader {public void checkNumberOfCourses(){List<Course> courseList = new ArrayList<Course>();for(int i = 0 ;i < 20;i++){courseList.add(new Course());}System.out.println("目前已发布的课程数量是:"+courseList.size());}
}public class Boss {public void commandCheckNumber(TeamLeader teamLeader){teamLeader.checkNumberOfCourses();}
}
再来看下面的类图,Course 和 Boss 已经没有关联了
六、里氏替换原则
里氏替换原则(Liskov Substitution Principle,LSP)是指如果对每一个类型为 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 都替换成 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。 定义看上去还是比较抽象,我们重新理解一下,可以理解为一个软件实体如果适用一个 父类的话,那一定是适用于其子类,所有引用父类的地方必须能透明地使用其子类的对 象,子类对象能够替换父类对象,而程序逻辑不变。根据这个理解,我们总结一下: 引申含义:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。
1、子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。
2、子类中可以增加自己特有的方法。
3、当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的输入/入参)要比父类 方法的输入参数更宽松。
4、当子类的方法实现父类的方法时(重写/重载或实现抽象方法),方法的后置条件(即 方法的输出/返回值)要比父类更严格或相等。
使用里氏替换原则有以下优点: 1、约束继承泛滥,开闭原则的一种体现。 2、加强程序的健壮性,同时变更时也可以做到非常好的兼容性,提高程序的维护性、扩 展性。降低需求变更时引入的风险。 现在来描述一个经典的业务场景,用正方形、矩形和四边形的关系说明里氏替换原则, 我们都知道正方形是一个特殊的长方形,那么就可以创建一个长方形父类 Rectangle 类:
/*** @Description 创建一个长方形父类 Rectangle 类*/
public class Rectangle {private long height;private long width;public long getWidth() {return width;}public void setWidth(long width) {this.width = width;}public long getHeight() {return height;}public void setHeight(long height) {this.height = height;}
}/*** @Description 创建正方形 Square 类继承长方形*/
public class Square extends Rectangle{private long length;public long getLength() {return length;}public void setLength(long length) {this.length = length;}@Overridepublic long getWidth() {return getLength();}@Overridepublic long getHeight() {return getLength();}@Overridepublic void setHeight(long height) {setLength(height);}@Overridepublic void setWidth(long width) {setLength(width);}
}public class LspMain {public static void resize(Rectangle rectangle){while (rectangle.getWidth() >= rectangle.getHeight()){rectangle.setHeight(rectangle.getHeight() + 1);System.out.println("width:"+rectangle.getWidth() + ",height:"+rectangle.getHeight());}System.out.println("resize 方法结束" +"\nwidth:"+rectangle.getWidth() + ",height:"+rectangle.getHeight());}public static void main(String[] args) {Rectangle rectangle = new Rectangle();rectangle.setWidth(20);rectangle.setHeight(10);resize(rectangle);}
}
运行结果:
width:20,height:11
width:20,height:12
width:20,height:13
width:20,height:14
width:20,height:15
width:20,height:16
width:20,height:17
width:20,height:18
width:20,height:19
width:20,height:20
width:20,height:21
resize 方法结束
width:20,height:21
发现高比宽还大了,在长方形中是一种非常正常的情况。现在我们再来看下面的代码, 把长方形 Rectangle 替换成它的子类正方形 Square,修改测试代码:
public static void main(String[] args) {Square square = new Square();square.setLength(10);resize(square);}
这时候我们运行的时候就出现了死循环,违背了里氏替换原则,将父类替换为子类后, 程序运行结果没有达到预期。因此,我们的代码设计是存在一定风险的。里氏替换原则 只存在父类与子类之间,约束继承泛滥。我们再来创建一个基于长方形与正方形共同的 抽象四边形 Quadrangle 接口:
public interface Quadrangle {long getWidth();long getHeight();
}/*** @Description 修改 Rectangle 类*/
public class Rectangle implements Quadrangle{private long height;private long width;@Overridepublic long getWidth() {return width;}public long getHeight() {return height;}public void setHeight(long height) {this.height = height;}public void setWidth(long width) {this.width = width;}
}/*** @Description 修改 Square 类*/
public class Square implements Quadrangle{private long length;public long getLength() {return length;}public void setLength(long length) {this.length = length;}@Overridepublic long getWidth() {return length;}@Overridepublic long getHeight() {return length;}
}
此时,如果我们把 resize()方法的参数换成四边形 Quadrangle 类,方法内部就会报错。 因为正方形 Square 已经没有了 setWidth()和 setHeight()方法了。因此,为了约束继承 泛滥,resize()的方法参数只能用 Rectangle 长方形
七、合成复用原则
合成复用原则(Composite/Aggregate Reuse Principle,CARP)是指尽量使用对象组 合(has-a)/聚合(contanis-a),而不是继承关系达到软件复用的目的。可以使系统更加灵 活,降低类与类之间的耦合度,一个类的变化对其他类造成的影响相对较少。 继承我们叫做白箱复用,相当于把所有的实现细节暴露给子类。组合/聚合也称之为黑箱 复用,对类以外的对象是无法获取到实现细节的。要根据具体的业务场景来做代码设计, 其实也都需要遵循 OOP 模型。还是以数据库操作为例,先来创建 DBConnection 类:
public class DBConnection {public String getConnection(){return "MySQL 数据库连接";}
}public class ProductDao {private DBConnection dbConnection;public void setDbConnection(DBConnection dbConnection) {this.dbConnection = dbConnection;}public void addProduct(){String conn = dbConnection.getConnection();System.out.println("使用"+conn+"增加产品");}
}
这就是一种非常典型的合成复用原则应用场景。但是,目前的设计来说,DBConnection 还不是一种抽象,不便于系统扩展。目前的系统支持 MySQL 数据库连接,假设业务发生 变化,数据库操作层要支持 Oracle 数据库。当然,我们可以在 DBConnection 中增加对 Oracle 数据库支持的方法。但是违背了开闭原则。其实,我们可以不必修改 Dao 的代码, 将 DBConnection 修改为 abstract,来看代码:
public abstract class DBConnection {public abstract String getConnection();
}/*** @Description 将 MySQL 的逻辑抽离*/
public class MySQLConnection extends DBConnection {@Overridepublic String getConnection() {return "MySQL 数据库连接";}
}/*** @Description 创建 Oracle 支持的逻辑*/
public class OracleConnection extends DBConnection {@Overridepublic String getConnection() {return "Oracle 数据库连接";}
}
具体选择交给应用层,来看一下类图
设计原则总结
学习设计原则,学习设计模式的基础。在实际开发过程中,并不是一定要求所有代码都 遵循设计原则,我们要考虑人力、时间、成本、质量,不是刻意追求完美,要在适当的 场景遵循设计原则,体现的是一种平衡取舍,帮助我们设计出更加优雅的代码结构。
转载于:https://www.cnblogs.com/bert227/p/10897328.html
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