《大话设计模式》第一遍

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设计模式(Design Pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类的、代码设计经验的总结。
使用设计模式的目的:为了代码可重用性、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 设计模式使代码编写真正工程化;设计模式是软件工程的基石脉络,如同大厦的结构一样。
可复用面向对象软件系统一般划分为两大类:应用程序工具箱和框架(Framework);而框架是构成一类特定软件可复用设计的一组相互协作的类。
框架通常定义了应用体系的整体结构类和对象的关系等等设计参数,以便于具体应用实现者能集中精力于应用本身的特定细节。框架主要记录软件应用中共同的设计决策,框架强调设计复用,因此框架设计中必然要使用设计模式。
另外,设计模式有助于对框架结构的理解,成熟的框架通常使用了多种设计模式,如果你熟悉这些设计模式,毫无疑问,我将迅速掌握框架的结构,如果你觉得特别难学、难掌握其他各种语言框架,那么可以先掌握设计模式。本文导图:
设计模式
(一)Single Responsibility Principle:单一职责原则
定义:就一个类而言,应该仅有一个引起它变化的原因。
因而在分析程序时,接口一定要做到单一职责,类的设计尽量做到只有一个原因引起变化。“职责”和“变化原因”都是不可度量的,需要综合分析,判断是否应该分离出类。
单一职责原则有什么好处:
● 类的复杂性降低,实现什么职责都有清晰明确的定义;
● 可读性提高,复杂性降低,那当然可读性提高了;
● 可维护性提高,可读性提高,那当然更容易维护了;
●变更引起的风险降低,变更是必不可少的,如果接口的单一职责做得好,一个接口修改只对相应的实现类有影响,对其他的接口无影响,这对系统的扩展性、维护性都有非常大的帮助。

(二)Open Closed Principle:开放-封闭原则
定义:软件实体(类、模块、函数)应该对扩展开放,对修改关闭。软件实体:项目或软件产品中按照一定的逻辑规则划分的模块、抽象和类、方法。
其含义是说一个软件实体应该通过扩展来实现变化,而不是通过修改已有的代码来实现变化。构造抽象来隔离变化。面对需求,对程序的改动是通过增加新代码进行的,而不是更改现有的代码。开放-封闭原则是面向对象设计的核心!
变化的三种类型:
①逻辑变化
只变化一个逻辑,而不涉及其他模块,比如原有的一个算法是ab+c,现在需要修改为ab*c,可以通过修改原有类中的方法的方式来完成,前提条件是所有依赖或关联类都按照相同的逻辑处理。
②子模块变化
一个模块变化,会对其他的模块产生影响,特别是一个低层次的模块变化必然引起高层模块的变化,因此在通过扩展完成变化时,高层次的模块修改是必然的。
③可见视图变化
可见视图是提供给客户使用的界面,如JSP程序、Swing界面等,该部分的变化一般会引起连锁反应(特别是在国内做项目,做欧美的外包项目一般不会影响太大)。可以通过扩展来完成变化,这要看我们原有的设计是否灵活。
*拒绝不成熟的抽象和抽象本身一样重要!

(三)Dependence Inversion Principle:依赖倒置原则
原始定义:抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象,针对接口编程,不要对实现编程。
①高层模块不应该依赖低层模块,两者都应该依赖其抽象;
②抽象不应该依赖细节(实现类);
③细节应该依赖抽象。
依赖倒置原则在java语言中的体现:
①模块间的依赖通过抽象发生,实现类之间不发生直接的依赖关系,其依赖关系是通过接口或抽象类产生的;
②接口或抽象类不依赖于实现类;
③实现类依赖接口或抽象类。
依赖的三种写法:
①构造函数传递依赖对象(构造函数注入)
②Setter方法传递依赖对象(setter依赖注入)
③接口声明依赖对象(接口注入)
使用原则:
依赖倒置原则的本质就是通过抽象(接口或抽象类)使各个类或模块的实现彼此独立,不互相影响,实现模块间的松耦合,我们怎么在项目中使用这个规则呢?只要遵循以下的几个规则就可以:
①每个类尽量都有接口或抽象类,或者抽象类和接口两者都具备
②变量的表面类型尽量是接口或者是抽象类
③任何类都不应该从具体类派生(只要不超过两层的继承是可以忍受的)
④尽量不要复写基类的方法
⑤结合里氏替换原则使用
**程序中所有的依赖关系都是终止于抽象类或者接口,那就是面向对象的设计!

(四)Liskov Substitution Principle:里氏替换原则
定义:Functions that use pointers or references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it.
(所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。)
通俗点讲,只要父类能出现的地方子类就可以出现,而且替换为子类也不会产生任何错误或异常,使用者可能根本就不需要知道是父类还是子类。但是,反过来就不行了,有子类出现的地方,父类未必就能适应。
定义中包含的四层含义:
1.子类必须完全实现父类的方法(子类型必须能够替换掉他们的父类型)
2.子类可以有自己的个性
**只有当子类可以替换掉父类,软件单位的功能不受到影响时,父类才能真正被复用,而子类也能在父类的基础上增加新的行为。
3.覆盖或实现父类的方法时输入参数可以被放大
如果父类的输入参数类型大于子类的输入参数类型,会出现父类存在的地方,子类未必会存在,因为一旦把子类作为参数传入,调用者很可能进入子类的方法范畴。
4. 覆写或实现父类的方法时输出结果可以被缩小
父类的一个方法的返回值是一个类型T,子类的相同方法(重载或覆写)的返回值为S,那么里氏替换原则就要求S必须小于等于T,也就是说,要么S和T是同一个类型,要么S是T的子类。
**由于子类型的可替换性才使得使用父类类型的模块在无需修改的情况下就可以扩展!
(五)迪米特法则(最小知识原则)
迪米特法则最早是在1987年由美国Northeastern University的Ian Holland提出。如果两个类不必彼此直接通信,那么两个类就不应当发生直接的相互作用,如果其中一个类需要调用另一个类的某个方法的话,可以通过第三者转发这个调用。类与类之间的关系越密切,耦合度越大,当一个类发生改变时,对另一个类的影响也越大。于是就提出了迪米特法则。通俗的来讲,就是一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说,对于被依赖的类来说,无论逻辑多么复杂,都尽量地的将逻辑封装在类的内部,对外除了提供的public方法,不对外泄漏任何信息。
迪米特法则的简单定义:
只与直接的朋友通信。
首先来解释一下什么是直接的朋友: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,当前对象本身(this)、成员变量、以参数形式传入当前对象方法中的对象、方法返回值中的类,当前对象创建的对象为直接的朋友。
迪米特法则的作用:
迪米特法则可降低系统的耦合度,使类与类之间保持较低的耦合关系。我们知道,软件编程有一个总的原则:低耦合,高内聚。无论是面向过程编程还是面向对象编程,只有使各个模块之间的耦合尽量的低,才能提高代码的复用率。低耦合的优点不言而喻,但是怎么样编程才能做到低耦合呢?那正是迪米特法则要去完成的。

(六) Interface Segregation Principle:接口隔离原则
接口分为两种:
实例接口(Object Interface):Java中的类也是一种接口
类接口(Class Interface): Java中经常使用Interface关键字定义的接口
隔离:建立单一接口,不要建立臃肿庞大的接口;即接口要尽量细化,同时接口中的方法要尽量少。
接口隔离原则与单一职责原则的不同:接口隔离原则与单一职责的审视角度是不相同的,单一职责要求的是类和接口职责单一,注重的是职责,这是业务逻辑上的划分,而接口隔离原则要求接口的方法尽量少。
**定制服务的例子,每一个接口应该是一种角色,不多不少,不干不该干的事,该干的事都要干。

(七)合成/聚合复用原则
1、由来
在面向对象设计中,如果直接继承基类,会破坏封装,因为继承将基类的实现细节暴露给子类;如果基类的实现发生改变,则子类的实现也不得不发生改变;从基类继承而来的实现是静态的,不可能在运行时发生改变,没有足够的灵活性。于是就提出了合成/聚合复用原则,也就是在实际开发设计中,尽量使用合成/聚合,不要使用类继承
2、什么是合成/聚合复用原则
尽量使用合成/聚合,尽量不要使用类继承
3、合成/聚合复用原则的好处
优先使用对象的合成/聚合将有助于保持每个类被封装,并被集中在单个任务上。这样类和类继承层次会保持较小规模,并且不太可能增长为不可控制的庞然大物
4、继承复用与合成/聚合复用
(1)继承复用
继承复用通过扩展一个已有对象的实现来得到新的功能,基类明显地捕获共同的属性和方法,而子类通过增加新的属性和方法来扩展父类的实现。继承是类型的复用。
继承复用的优点:
新的实现较为容易,因为超类的大部分功能可通过继承关系自动进入子类
修改或扩展继承而来的实现较为容易
继承复用的缺点:
继承复用破坏封装,因为继承将细节暴露给子类
如果父类的实现发生改变,那么子子类的实现也不得不发生改变
从父类继承而来的实现是静态的,不可能在运行时间内发生改变,因此没有足够的灵活性
(2)合成/聚合复用
由于合成/聚合可以将已有对象纳入到新对象中,使之成为新对象的一部分,所以新对象可以调用已有对象的功能
合成/聚合复用的优点:
该复用支持封装
该复用所需的依赖较少
每个新的任务可将焦点集中在一个任务上
合成/聚合复用的缺点:
通过这种复用建造的系统会有较多的对象需要管理
为了能将多个不同的对象作为组合块来使用,必须仔细地对接口进行定义

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