从今天开始认真自学Spring，希望能从了解走向精通，准备用时一个月来完成这个系列。
源码：https://github.com/2020GetGoodOffer/springStudy
开闭原则
开闭原则指的是一个一个软件实体应该对扩展开放，对修改关闭。
它强调的使用抽象构建框架，用实现扩展细节，提高软件系统的复用性和可维护性。
开闭原则是面向对象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，例如版本更新时我们尽可能不修改源代码，但是可以增加新功能。
开闭原则的核心思想就是面向抽象编程。
以菜鸟学院为例，首先创建一个课程接口ICourse：
public interface ICourse {
Integer getId();
String getName();
Double getPrice();
}
整个学院有多个课程，例如Java、Zookeeper、MySQL等，我们创建一个Java的课程类JavaCourse：
public class JavaCourse implements ICourse {
private Integer id;
private String name;
private Double price;
public JavaCourse(Integer id, String name, Double price) {
this.id = id;
this.name = name;
this.price = price;
}
@Override
public Integer getId() {
return this.id;
}
@Override
public String getName() {
return this.name;
}
@Override
public Double getPrice() {
return this.price;
}
}
现在假设我们要给该课程打折，如果直接修改JavaCourse类中的getPrice方法，可能存在一定的风险，会影响其他地方的调用结果。我们需要在不修改源代码的情况下来实现价格优惠这个功能，现在我们来编写一个处理优惠逻辑的类JavaDiscountCourse：
public class JavaDiscountCourse extends JavaCourse {
public JavaDiscountCourse(Integer id, String name, Double price) {
super(id, name, price);
}
public Double getOriginalPrice(){
return super.getPrice();
}
@Override
public Double getPrice() {
return super.getPrice()*0.85;
}
}
此时我们就实现了在不修改源码的基础上增添新的功能。类的结构图如下：
依赖倒置原则
依赖倒置原则，是指设计代码结构时，高层模块不应该依赖于低层模块，二者应该都依赖其抽象。
抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖抽象。
通过抽象倒置原则，可以降低类之间的耦合度，提高系统稳定性，代码的可读性和可维护性，并且可以降低程序造成的风险。
那么我们还是以菜鸟学院为例，先来创建一个类Kobe：
public class Kobe {
public void studyJava(){
System.out.println("Kobe正在学Java");
}
public void studyMysql(){
System.out.println("Kobe正在学MySQL");
}
public static void main(String[] args) {
Kobe kobe = new Kobe();
kobe.studyJava();
kobe.studyMysql();
}
}
Kobe正在学习Java和MySQL课程，那么现在由于应聘需要，Kobe又需要学习Redis。这时因为业务扩展，要从低层到高层（调用层）依次修改代码。在Kobe类中要增加一个studyRedis的方法，在高层也要追加调用。如此一来应用发布后实际上是非常不稳定的，在修改代码的同时也会带来风险。
接下来我们一起来优化代码，创建一个课程的抽象接口ICourse：
public interface ICourse {
void study();
}
然后编写JavaCourse类和MysqlCourse类：
public class JavaCourse implements ICourse {
@Override
public void study() {
System.out.println("Kobe在学习Java");
}
}
public class MysqlCourse implements ICourse {
@Override
public void study() {
System.out.println("Kobe在学习MySQL");
}
}
接着我们修改Kobe类和调用代码：
public class Kobe {
public void study(ICourse course){
course.study();
}
public static void main(String[] args) {
Kobe kobe = new Kobe();
kobe.study(new JavaCourse());
kobe.study(new MysqlCourse());
}
}
此时再看代码，无论还需要增加多少课程，只需要新建一个类，通过传参的方式告诉Kobe，而不需要修改底层代码。实际上这是一种大家都很熟悉的方式，叫做依赖注入，注入的方式还有构造器注入和Setter方式。
以下是构造器注入方式和调用代码：
public class Kobe {
private ICourse course;
public Kobe(ICourse course){
this.course=course;
}
public void study(){
course.study();
}
public static void main(String[] args) {
Kobe kobe = new Kobe(new JavaCourse());
kobe.study();
}
}
根据构造器注入时，每次都要创建实例。如果Kobe是全局单例，我们就只能选择Setter方式注入，继续修改代码：
public class Kobe {
private ICourse course;
public void setCourse(ICourse course) {
this.course = course;
}
public void study(){
course.study();
}
public static void main(String[] args) {
Kobe kobe = new Kobe();
kobe.setCourse(new JavaCourse());
kobe.study();
}
}
需要记住：以抽象为基准比以细节为基准搭建起来的架构要稳定的多，因此拿到需求之后要面向接口编程，先顶层再细节地设计代码结构。
单一职责原则
单一职责是指不要存在多于一个导致类变更地原因。
假设有一个类负责两个职责，一旦需求发生改变，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故障。这样一来，这个类就存在两个导致类变更的原因，解决问题的方法是用两个类来实现两个职责，进行解耦。后期需求变更时维护互不影响。
这样的设计可以降低类的复杂度，提高类的可读性，系统的可维护性。降低变更风险。
接下来，还是用课程举例，假设有直播课和录播课。直播课不能快进后退，录播可以任意反复观看。先创建一个Course类：
public class Course {
public void study(String courseType){
if("直播".equals(courseType))
System.out.println("直播课不能快进");
else
System.out.println("录播课可以反复观看");
}
}
调用代码：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Course course=new Course();
course.study("直播");
course.study("录播");
}
}
从上面的代码看，Course类承担了两种处理逻辑。加入要对课程进行加密，直播课程和录播课程的加密逻辑不一样，必须修改代码。而修改代码势必会互相影响，容易带来风险。我们将职责进行解耦，分别创建两个类：LiveCourse和ReplayCourse：
public class LiveCourse {
public void study(String courseName){
System.out.println(courseName+"不能快进");
}
}
public class ReplayCourse {
public void study(String courseName){
System.out.println(courseName+"可以重复看");
}
}
调用代码如下：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
new LiveCourse().study("直播课");
new ReplayCourse().study("录播课");
}
}
业务继续发展，课程要做权限，没有付费的学员可以获得课程的基本信息，付费学员除了基本信息外还可以获得视频流和学习权限，那么控制课程层面至少需要两个职责，我们可以把展示职责和管理职责分离开，都实现同一个抽象依赖。设计一个顶层接口ICouse：
public interface ICourse {
//获得基本信息
String getMessage();
//获得视频
byte[] getVideo();
//学习课程
void study();
//退款
void refund();
}
根据单一职责原则，我们可以将该接口拆分为两个接口ICourseInfo和ICourseManager：
public interface ICourseInfo {
String getMessage();
byte[] getVideo();
}
public interface ICourseManager {
void study();
void refund();
}
除了类和接口，再来看一下方法层面上的单一职责设计：
public void modifyUserInfo(String username,String address){
//分别修改用户名和地址
}
显然上面的代码承担了多个职责，我们做如下修改：
public void modifyUserName(String username){
//分别修改用户名
}
public void modifyUserAddress(String address){
//分别修改地址
}
修改之后，开发起来简单，维护起来也容易。在开发中我们应该尽可能地让接口和方法保存单一职责，对项目后期的维护很有帮助。
接口隔离原则
指用多个专门的接口，而不使用单一的总接口，客户端不应该依赖于它不需要的接口，需要注意以下几点：
①一个类对另一个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
接口隔离原则符合我们说的高内聚，低耦合的设计思想，可以使类具有良好的可读性、可扩展性、可维护性。
我们来看一段代码，对一个动物行为进行抽象描述：
public interface IAnimal {
void eat();
void fly();
void swim();
}
Bird类和Dog类的代码分别如下：
class Bird implements IAnimal{
@Override
public void eat() { }
@Override
public void fly() { }
@Override
public void swim() { }
}
class Dog implements IAnimal{
@Override
public void eat() { }
@Override
public void fly() { }
@Override
public void swim() { }
}
可以看出Bird的swim方法是没有意义的，Dog的fly方法也一样。这时候我们应该针对不同的动物行为设计不同的接口（为省时间就创建在一个接口中，实际开发创建三个）：
public interface IEatAniaml {
void eat();
}
interface IFlyAniaml {
void fly();
}
interface ISwimAniaml {
void swim();
}
这时候Dog只需要实现IEatAnimal和ISwimAniaml即可，Bird同理
class Dog implements IEatAniaml,ISwimAniaml{
@Override
public void eat() {
}
@Override
public void swim() {
}
}
class Bird implements IEatAniaml,IFlyAniaml{
@Override
public void eat() {
}
@Override
public void fly() {
}
}
类结构图：
迪米特原则
迪米特原则指一个对象应该对其他对象保持最少的了解，又叫最少了解原则，尽量降低类与类之间的耦合度。
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Leader去进行统计，再把结果告诉Boss。
Course类的代码：
public class Course {
}
Leader类的代码：
public class Leader {
public void checkNumberOfCourse(List<Course> courseList){
System.out.println("目前已上线的课数量是"+courseList.size());
}
}
Boss类：
public class Boss {
public void commandCheck(Leader leader){
List<Course> courseList=new ArrayList<>();
for(int i=0;i<20;i++)
courseList.add(new Course());
leader.checkNumberOfCourse(courseList);
}
}
测试代码：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Boss boss = new Boss();
Leader leader = new Leader();
boss.commandCheck(leader);
}
}
根据迪米特原则Boss只想知道结果，不需要跟Course直接交流。而Leader统计需要引用Course对象，Boss和Course并非朋友，所以需要对代码进行改造：
Leader类：
public class Leader {
public void checkNumberOfCourse(){
List<Course> courseList=new ArrayList<>();
for(int i=0;i<20;i++)
courseList.add(new Course());
System.out.println("目前已上线的课数量是"+courseList.size());
}
}
Boss类：
public class Boss {
public void commandCheck(Leader leader){
leader.checkNumberOfCourse();
}
}
此时Boss和Course已经没有关联了。
里氏替换原则
里氏替换原则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都替换为O2时，程序的行为P没有发生编号，那么T2就是T1的子类型。
这个定义有些抽象，我们可以理解为一个软件实体如果适用于一个父类，那么一定适用于其子类。所有引用父类的地方必须能透明地适用其子类地对象，子类的对象能够替换父类对象，而程序逻辑不变。
子类可以实现父类的抽象方法，但不能重写父类的非抽象方法。
子类可以增加自己特有的方法。
当子类的方法重载父类方法时，方法的前置条件（方法的输入参数）要比父类的方法输入参数更宽松。
当子类的方法实现父类的方法时（重载/重写或实现抽象方法），方法的后置条件（即方法的输出/返回值）要比父类更严格或一样。
在之前开闭原则的例子中，我们重写了父类的getPrice方法，增加了一个getOriginalPrice方法获取原有的价格，这违背了里氏替换原则，实际上我们应该这样修改：
public class JavaDiscountCourse extends JavaCourse {
public JavaDiscountCourse(Integer id, String name, Double price) {
super(id, name, price);
}
public Double getDiscountPrice(){
return super.getPrice()*0.85;
}
}
使用里氏替换原则有以下优点：
（1）约束继承泛滥，是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，提高程序的可维护性和扩展性，降低需求变更时引入的风险。
通过一个例子来说明里氏替换原则，我们知道正方形是一个特殊的矩形，创建一个父类Rectangle：
public class Rectangle {
private long height;
private long width;
public long getHeight() {
return height;
}
public long getWidth() {
return width;
}
public void setHeight(long height) {
this.height = height;
}
public void setWidth(long width) {
this.width = width;
}
}
创建正方形Square继承Rectangle类：
public class Square extends Rectangle {
private long length;
public long getLength() {
return length;
}
public void setLength(long length) {
this.length = length;
}
@Override
public long getHeight() {
return getLength();
}
@Override
public void setHeight(long height) {
setLength(height);
}
@Override
public long getWidth() {
return getLength();
}
@Override
public void setWidth(long width) {
setLength(width);
}
}
在测试类创建resize方法，长方形的宽应该大于高，我们让高一直自增，直到变成正方形：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Rectangle rectangle = new Rectangle();
rectangle.setHeight(10);
rectangle.setWidth(20);
resize(rectangle);
}
public static void resize(Rectangle rectangle){
while (rectangle.getWidth()>=rectangle.getHeight()){
rectangle.setHeight(rectangle.getHeight()+1);
System.out.println(rectangle.getWidth()+" , "+rectangle.getHeight());
}
System.out.println("resize方法结束"+rectangle.getWidth()+" , "+rectangle.getHeight());
}
}
运行结果如图：
但是如果把Rectangele类替换成子类Square就会出现死循环，违背了里氏替换原则，将父类换成子类后，运行结果没有达到预期。此时我们再来创建一个基于长方形和正方形的共同抽象四边形接口Quadrangle：
public interface Quadrangle {
long getWidth();
long getHeight();
}
修改长方形类：
public class Rectangle implements Quadrangle{
private long height;
private long width;
public long getHeight() {
return height;
}
public long getWidth() {
return width;
}
public void setHeight(long height) {
this.height = height;
}
public void setWidth(long width) {
this.width = width;
}
}
修改正方形类：
public class Square implements Quadrangle {
private long length;
public long getLength() {
return length;
}
public void setLength(long length) {
this.length = length;
}
@Override
public long getHeight() {
return getLength();
}
@Override
public long getWidth() {
return getLength();
}
}
此时如果我们把resize方法的参数换成四边形接口Quadrangle，方法内部就会报错。因为正方形类已经没有了setWidth和setHeight方法。因此为了约束继承泛滥，resize方法的参数只能用Rectangle类。
合成复用原则
合成复用原则是指尽量使用对象组合（has a）/聚合（contains 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小。
继承叫做白箱复用，相当于把所有的实现细节暴露给子类。组合/聚合称为黑箱复用，我们是无法获取道类以为的对象的实现细节的。
虽然我们要根据具体的业务场景来做代码设计，但也需要遵循OOP模型。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";
}
}
创建ProductDao类：
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");
}
}
这就是一种合成复用原则的应用场景。但是目前的设计中，DBConnection还不是一种抽象，不便于系统扩展。目前的系统支持MySQL，假设业务发生变化，数据库要支持Oracle。当然我们可以在DBConnection中增加对Oracle的支持，但是违背了开闭原则。其实我们可以不修改Dao的代码，而将DBConnection修改为抽象的：
public abstract class DBConnection {
public abstract String getConnection();
}
然后将MySQL的逻辑抽离：
public class MySQLConnection extends DBConnection {
@Override
public String getConnection() {
return "mysql数据库连接";
}
}
再创键Oracle支持：
public class OracleConnection extends DBConnection {
@Override
public String getConnection() {
return "oracle数据库连接";
}
}
具体选择交给应用层即可。
总结
设计原则是学习设计模式的基础，在实际开发中并不要求所有代码都遵循设计原则，我们要考虑实际情况，但要在适当的场景遵循设计原则，这体现的是一种平衡取舍，可以帮助我们设计更优雅的代码结构。
