设计模式的分类以及六大设计原则

设计模式的分类以及六大设计原则

涉及模式的分类

总体来说设计模式分为三大类：

• 创建型模式，共五种：

  工厂方法模式、抽象共产模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

• 结构型模式，共七种：

  适配器模式、装饰模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

• 行为型模式，共是一种：

  测试模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

20170730183453528

六大原则

单一职责原则Single Responsibility Principle

定义：一个类或者一个接口，最好只负责一项职责。

问题由来：类T负责两个不同的职责P1和P2。由于职责P1需要改变而需要修改T类时，有可能到时原来运行正常的职责P2功能发生故障。

解决方法：遵循单一职责原则。分别建立两个类T1和T2，使类T1负责职责P1，类T2负责职责P2。这样，当修改类T1也不会影响职责P2；同理，当修改类T2时也不会影响职责P1。

有时候也会有违背这已原则的代码存在。因为有职责扩散的。就是因为某种原则，职责P被分化为粒度更细的职责P1和P2。比如：类T只负责一个职责P，这样设计师符合单一职责原则的。后台由于某种原因，也许是需求变更了，也许是程序的设计者境界提高了，需要将职责P细分为粒度更细的职责P1，P2，这时如果要使程序遵循单一职责原则，需要将类T也分解为两个类T1和T2，分别负责P1、P2两个职责。但是在程序已经写好的情况下，这样做简直台费时间了。所以，简单的修改类T，用它来负责两个职责是一个比较不错的选择，虽然这样做有孛于单一职责原则。这样做的风险在于指责扩散的不确定性，因为我们不会像到这个职责P，在未来可能会扩散到P1,P2,P3,P4,Pn。所以记住，在职责扩散到我们无法控制的程序之前，立刻对代码进行重构

举例说明，用一个类描述动物呼吸这个场景:

 1public class SingleResponsibilityPrinciple{
 2    public static void main(String[] args){
 3        Animal animal = new Animal();
 4        animal.breathe("牛");
 5        animal.breathe("羊");
 6        animal.breathe("猪");
 7    }
 8}
 9
10class Animal{
11    public void breathe(String animal){
12        System.out.println(animal + "呼吸空气");
13    }
14}
15//牛呼吸空气
16//羊呼吸空气
17//猪呼吸空气

程序上线后，发现问题了，并不是所有的动物都呼吸空气的，比如鱼就是呼吸水的。修改时如果遵循单一职责原则，需要Animal类细分为陆生动物类Terrestrial，水生动物Aquatic，代码如下：

 1public class SingleResponsibilityPrinciple{
 2     public static void main(String[] args){
 3        Terrestrial terrestrial = new Terrestrial();
 4        animal.breathe("牛");
 5        animal.breathe("羊");
 6        animal.breathe("猪");
 7
 8         Aquatic aquatic = new Aquatic();
 9         aquatic.breathe("鱼");
10    }
11}
12class Terrestrial{
13    public void breathe(String animal){
14        System.out.println("animal"+"呼吸空气")
15    }
16}
17class Aquatic{
18    public void breathe(String animal){
19        System.out.println("animal"+"呼吸水")
20    }
21}
22//牛呼吸空气
23//羊呼吸空气
24//猪呼吸空气
25//鱼呼吸水

我们会发现如何这样修改花销是很大的，除了将原来的类分解之外，还需要修改客户端。而直接修改类Animal来达成目的虽然违背了单一职责原则，但花销却小的多，代码如下：

 1public class SingleResponsibilityPrinciple{
 2    public static void main(String[] args){
 3        Animal animal = new Animal();
 4        animal.breathe("牛");
 5        animal.breathe("羊");
 6        animal.breathe("猪");
 7        animal.breathe("鱼");
 8    }
 9}
10
11class Animal{
12    public void breathe(String animal){
13        if("鱼".equals(animal)){
14              System.out.println(animal + "呼吸水");
15        }else{
16              System.out.println(animal + "呼吸空气");
17        }
18    }
19}
20//牛呼吸空气
21//羊呼吸空气
22//猪呼吸空气
23//鱼呼吸水

可以看到，这种修改方式要简单的多。但是却却在着隐患：有一天需要将鱼分为呼吸淡水的鱼和呼吸海水的鱼，则又需要修改Animal类的breathe方式，而对原有代码的修改会对调用猪，牛，羊等相关功能带来风险，约需某一天你会发现程序运行的结果变为牛呼吸水了。

这种修改方式直接在代码级别上违背了单一职责原则，虽然修改起来最简单，但隐患却是最大的。还有一种修改方式：

 1public class SingleResponsibilityPrinciple{
 2    public static void main(String[] args){
 3        Animal animal = new Animal();
 4        animal.breathe("牛");
 5        animal.breathe("羊");
 6        animal.breathe("猪");
 7        animal.breathe("鱼");
 8    }
 9}
10
11class Animal{
12    public void breathe(String animal){
13              System.out.println(animal + "呼吸空气");
14    }
15
16    public void breathe2(String animal){
17              System.out.println(animal + "呼吸水");
18    }
19}
20//牛呼吸空气
21//羊呼吸空气
22//猪呼吸空气
23//鱼呼吸水

可以看到，这种修改方式没有改动原来的方法，而是在类种新加了一个方法，这样虽然也违背了单一职责原则，但在方法级别上却是符合单一职责原则的，因为它并没有动原来方法的代码。这三种方式各有优缺点，那么在实际编程中，需要根据实际情况来确定。我的原则是：只有逻辑足够简单，才可以在代码级别上违反单一职责原则；只有类中方法数量足够少，才可以在方法级别上违反单一职责原则。

遵循单一职责原有的优点有：类的复杂性将降低，简单明细的代码将使可读性大大提高，自然而然而维护性也将同步提高。变更引起的风险降低，变更时必然的，如果单一职责原则遵守的好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。

里氏替换原则LisKov Substitution Principle

肯定有不少人跟我刚看到这项原则的时候一样，对这个原则的名字充满疑惑。其实原因就是这项原则最早是在1988年，由麻省理工学院的一位姓里的女士（Barbara LisKov）提出来的。

里氏替换原则的核心精神是：在使用基类的地方可以任意使用其子类，能保证子类完美替换基类；这一精神其实是对继承机制约束规范的体现。在父类和子类的具体实现中，严格控制继承层次中的关系特征，以保证用子类替换基类时，程序行为不发生问题，且能正常进行下去。

里氏替换原则主要发力点是继承基础上的抽象和多态，具体就是子类必须实现父类的方法，是重写；这里要注意重写（Override）与重载（Overload）的区分，如果参数的数据范围发生变化，也能将重写变成重载！而你原本指向想把所继承的方法完善的具体点儿！如果是这样的话绝对会引起以后业务逻辑的混乱。

里氏替换原则是关于继承机制的设计原则，违反里氏替换原则将会使继承边的一塌糊涂；而遵循里氏替换原则能够保证系统具有良好的拓展性，我们可以随时根据需要增改不同的子类，这将大大增强程序的健壮性，让版本的升级可以做到非常好的兼容；同时基于多态的抽象机制，能够很好的减少代码冗余，避免运行期的类型判别等；而在项目的实施中不同的子类对应着不同的业务，使用父类做参数，不同子类可以轮番上阵，必然强大！

定义2：所有引用基类的地方必然能透明地使用其子类的对象。

问题由来：有一功能P1，由类A完成。现需要将功能P1进行扩展，扩展后的功能为P，其中P由原来功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成，则子类B在完成新功能P2的同时，有可能会导致原有功能P1发生故障。

解决方案：当使用继承时，遵循里氏替换原则。类B继承类A时，除添加新的方法完成新增功能P2外，尽量不要重写父类A的方法，也尽量不要重载父类A的方法

继承包含这样一层含义：父类中凡是已经实现好的方法（相对于抽象方法而已），实际上是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约，但是如果子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个集成体系造成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。

继承作为面向对象三大特性之一：在给程序设计带来巨大便利的同时，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，增加了对象间的耦合性，如何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，所有涉及到的子类的功能都有可能会发生故障。

举例说明继承的风险，我们需要完成一个两数相减的功能，由类A来负责

 1public class LiskovSubstitutionPrinciple{
 2    public static void main(String[] args){
 3        A b = new A();
 4        System.out.println("100-50="+b.func1(100,50));
 5        System.out.println("100-80="+b.func1(100,80));
 6    }
 7}
 8class A{
 9    public int func1(int a,int b){
10        return a-b;
11    }
12}

后来，我们需要增加一个新的功能：完成两数相加，然后再与100求和，由类B来负责。即类B需要完成两个功能

 1public class LiskovSubstitutionPrinciple{
 2    public static void main(String[] args){
 3        B b = new B();
 4        System.out.println("100-50="+b.func1(100,50));
 5        System.out.println("100-80="+b.func1(100,80));
 6        System.out.println("100+20+100="+b.func2(100,20));
 7    }
 8}
 9class A{
10    public int func1(int a,int b){
11        return a-b;
12    }
13}
14
15class B extends A{
16    @Override
17    public int func1(int a,int b){
18        return a + b;
19    }
20
21    public int func2(int a,int b){
22        return func1(a,b) + 100;
23    }
24}
25//100-50=150
26//100-80=180
27//100+20+100=220

我们发现原本运行正常的相减功能发生了错误，原因就是类B在给方法起名时无意中重写了父类的方法，造成所有运行相减功能的代码全部调用了类B重写后的方法，造成原本运行正常的功能出现了错误。在本例中，引用基类A完成的功能，换成子类B之后，发生了异常。在实际编程中，我们常常会通过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特使是运动多态比较频繁时，程序运行错误的几率非常大。如何非要重写父类的方法，比较通用的做法是：原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原来的继承关系去掉，采用以来、聚合、组合、组合等关系代替。

历史替换原则通俗的来讲就是：子类可以拓展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。它包含以下4层含义：

• 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。
• 子类中可以增加自己特有的方法。
• 当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形参）要比父类方法的输入参数更宽松
• 当子类的方法实现父类的抽象方法时，方式的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格

看上去很不可思议，因为我们会发现在自己编程中常常会违反里氏替换原则，程序照样跑得好好的，所以大家都会产生这样的疑问，假如我非要不遵循里氏替换原则，你写的代码会出问题的几率将会大大增加。

依赖倒置原则Dependence Inversion Principle

接口隔离原则Interface Segregation Principle

迪米特法则Demeter Principle

合成复用原则Composite Reuse Principle

原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承

开闭原则Open Close Principle

Markdowm

# 设计模式的分类以及六大设计原则


## 涉及模式的分类


总体来说设计模式分为三大类：


- 创建型模式，共五种：


  工厂方法模式、抽象共产模式、单例模式、建造者模式、原型模式。


- 结构型模式，共七种：


  适配器模式、装饰模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。


- 行为型模式，共是一种：


  测试模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。












## 六大原则


### 单一职责原则Single Responsibility Principle


定义：一个类或者一个接口，最好只负责一项职责。


问题由来：类T负责两个不同的职责P1和P2。由于职责P1需要改变而需要修改T类时，有可能到时原来运行正常的职责P2功能发生故障。


解决方法：遵循单一职责原则。分别建立两个类T1和T2，使类T1负责职责P1，类T2负责职责P2。这样，当修改类T1也不会影响职责P2；同理，当修改类T2时也不会影响职责P1。


有时候也会有违背这已原则的代码存在。因为有职责扩散的。就是因为某种原则，职责P被分化为粒度更细的职责P1和P2。比如：类T只负责一个职责P，这样设计师符合单一职责原则的。后台由于某种原因，也许是需求变更了，也许是程序的设计者境界提高了，需要将职责P细分为粒度更细的职责P1，P2，这时如果要使程序遵循单一职责原则，需要将类T也分解为两个类T1和T2，分别负责P1、P2两个职责。但是在程序已经写好的情况下，这样做简直台费时间了。所以，简单的修改类T，用它来负责两个职责是一个比较不错的选择，虽然这样做有孛于单一职责原则。这样做的风险在于指责扩散的不确定性，因为我们不会像到这个职责P，在未来可能会扩散到P1,P2,P3,P4,Pn。所以记住，在职责扩散到我们无法控制的程序之前，立刻对代码进行重构


**举例说明，用一个类描述动物呼吸这个场景:**


```java
public class SingleResponsibilityPrinciple{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("猪");
    }
}


class Animal{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal + "呼吸空气");
    }
}
//牛呼吸空气
//羊呼吸空气
//猪呼吸空气
```


程序上线后，发现问题了，并不是所有的动物都呼吸空气的，比如鱼就是呼吸水的。修改时如果遵循单一职责原则，需要Animal类细分为陆生动物类Terrestrial，水生动物Aquatic，代码如下：


```java
public class SingleResponsibilityPrinciple{
     public static void main(String[] args){
        Terrestrial terrestrial = new Terrestrial();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("猪");
         
         Aquatic aquatic = new Aquatic();
         aquatic.breathe("鱼");
    }
}
class Terrestrial{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println("animal"+"呼吸空气")
    }
}
class Aquatic{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println("animal"+"呼吸水")
    }
}
//牛呼吸空气
//羊呼吸空气
//猪呼吸空气
//鱼呼吸水
```


我们会发现如何这样修改花销是很大的，除了将原来的类分解之外，还需要修改客户端。而直接修改类Animal来达成目的虽然违背了单一职责原则，但花销却小的多，代码如下：


```java
public class SingleResponsibilityPrinciple{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("猪");
        animal.breathe("鱼");
    }
}


class Animal{
    public void breathe(String animal){
        if("鱼".equals(animal)){
              System.out.println(animal + "呼吸水");
        }else{
              System.out.println(animal + "呼吸空气");
        }
    }
}
//牛呼吸空气
//羊呼吸空气
//猪呼吸空气
//鱼呼吸水
```


可以看到，这种修改方式要简单的多。但是却却在着隐患：有一天需要将鱼分为呼吸淡水的鱼和呼吸海水的鱼，则又需要修改Animal类的breathe方式，而对原有代码的修改会对调用猪，牛，羊等相关功能带来风险，约需某一天你会发现程序运行的结果变为牛呼吸水了。


这种修改方式直接在代码级别上违背了单一职责原则，虽然修改起来最简单，但隐患却是最大的。还有一种修改方式：


```java
public class SingleResponsibilityPrinciple{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("猪");
        animal.breathe("鱼");
    }
}


class Animal{
    public void breathe(String animal){
              System.out.println(animal + "呼吸空气");
    }
    
    public void breathe2(String animal){
              System.out.println(animal + "呼吸水");
    }
}
//牛呼吸空气
//羊呼吸空气
//猪呼吸空气
//鱼呼吸水
```


可以看到，这种修改方式没有改动原来的方法，而是在类种新加了一个方法，这样虽然也违背了单一职责原则，但在方法级别上却是符合单一职责原则的，因为它并没有动原来方法的代码。这三种方式各有优缺点，那么在实际编程中，需要根据实际情况来确定。我的原则是：只有逻辑足够简单，才可以在代码级别上违反单一职责原则；只有类中方法数量足够少，才可以在方法级别上违反单一职责原则。


遵循单一职责原有的优点有：类的复杂性将降低，简单明细的代码将使可读性大大提高，自然而然而维护性也将同步提高。变更引起的风险降低，变更时必然的，如果单一职责原则遵守的好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。






### 里氏替换原则LisKov Substitution Principle


肯定有不少人跟我刚看到这项原则的时候一样，对这个原则的名字充满疑惑。其实原因就是这项原则最早是在1988年，由麻省理工学院的一位姓里的女士（Barbara LisKov）提出来的。


里氏替换原则的核心精神是：在使用基类的地方可以任意使用其子类，能保证子类完美替换基类；这一精神其实是对继承机制约束规范的体现。在父类和子类的具体实现中，严格控制继承层次中的关系特征，以保证用子类替换基类时，程序行为不发生问题，且能正常进行下去。


里氏替换原则主要发力点是继承基础上的抽象和多态，具体就是子类必须实现父类的方法，是重写；这里要注意重写（Override）与重载（Overload）的区分，如果参数的数据范围发生变化，也能将重写变成重载！而你原本指向想把所继承的方法完善的具体点儿！如果是这样的话绝对会引起以后业务逻辑的混乱。


里氏替换原则是关于继承机制的设计原则，违反里氏替换原则将会使继承边的一塌糊涂；而遵循里氏替换原则能够保证系统具有良好的拓展性，我们可以随时根据需要增改不同的子类，这将大大增强程序的健壮性，让版本的升级可以做到非常好的兼容；同时基于多态的抽象机制，能够很好的减少代码冗余，避免运行期的类型判别等；而在项目的实施中不同的子类对应着不同的业务，使用父类做参数，不同子类可以轮番上阵，必然强大！


定义2：所有引用基类的地方必然能透明地使用其子类的对象。


问题由来：有一功能P1，由类A完成。现需要将功能P1进行扩展，扩展后的功能为P，其中P由原来功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成，则子类B在完成新功能P2的同时，有可能会导致原有功能P1发生故障。


解决方案：当使用继承时，遵循里氏替换原则。类B继承类A时，除添加新的方法完成新增功能P2外，尽量不要重写父类A的方法，也尽量不要重载父类A的方法


继承包含这样一层含义：父类中凡是已经实现好的方法（相对于抽象方法而已），实际上是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约，但是如果子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个集成体系造成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。


继承作为面向对象三大特性之一：在给程序设计带来巨大便利的同时，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，增加了对象间的耦合性，如何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，所有涉及到的子类的功能都有可能会发生故障。


**举例说明继承的风险，我们需要完成一个两数相减的功能，由类A来负责**


```java
public class LiskovSubstitutionPrinciple{
    public static void main(String[] args){
        A b = new A();
        System.out.println("100-50="+b.func1(100,50));
        System.out.println("100-80="+b.func1(100,80));
    }
}
class A{
    public int func1(int a,int b){
        return a-b;
    }
}
```


**后来，我们需要增加一个新的功能：完成两数相加，然后再与100求和，由类B来负责。即类B需要完成两个功能**


```java
public class LiskovSubstitutionPrinciple{
    public static void main(String[] args){
        B b = new B();
        System.out.println("100-50="+b.func1(100,50));
        System.out.println("100-80="+b.func1(100,80));
        System.out.println("100+20+100="+b.func2(100,20));
    }
}
class A{
    public int func1(int a,int b){
        return a-b;
    }
}


class B extends A{
    @Override
    public int func1(int a,int b){
        return a + b;
    }
    
    public int func2(int a,int b){
        return func1(a,b) + 100;
    }
}
//100-50=150
//100-80=180
//100+20+100=220
```


我们发现原本运行正常的相减功能发生了错误，原因就是类B在给方法起名时无意中重写了父类的方法，造成所有运行相减功能的代码全部调用了类B重写后的方法，造成原本运行正常的功能出现了错误。在本例中，引用基类A完成的功能，换成子类B之后，发生了异常。在实际编程中，我们常常会通过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特使是运动多态比较频繁时，程序运行错误的几率非常大。如何非要重写父类的方法，比较通用的做法是：原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原来的继承关系去掉，采用以来、聚合、组合、组合等关系代替。


历史替换原则通俗的来讲就是：子类可以拓展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。它包含以下4层含义：


- 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。
- 子类中可以增加自己特有的方法。
- 当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形参）要比父类方法的输入参数更宽松
- 当子类的方法实现父类的抽象方法时，方式的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格


看上去很不可思议，因为我们会发现在自己编程中常常会违反里氏替换原则，程序照样跑得好好的，所以大家都会产生这样的疑问，假如我非要不遵循里氏替换原则，你写的代码会出问题的几率将会大大增加。


### 依赖倒置原则Dependence Inversion Principle


### 接口隔离原则Interface Segregation Principle


### 迪米特法则Demeter Principle


### 合成复用原则Composite Reuse Principle


原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承


### 开闭原则Open Close Principle