面向对象设计原则——java设计模式（一）

设计原则的目的

1. 确保可维护性。软件能够被理解、修改、扩展。
2. 确保可复用性。实现设计方案或者源代码的复用。

单一职责原则

一个对象应该只包含单一职责，并且该职责被完整的封装在一个类中。

• 单一职责原则（Single Responsibility Principle, SRP），是最简单也是最难运用的设计原则，用于控制类的粒度。是高内聚、低耦合的知道方针。
• 一个类的职责越多，被复用的可能性越小。当其中一个职责变化时，可能会影响到其他职责的运作。因此需要职责分离。

实例

• 客户信息图形统计模块，将客户信息通过图形展示。
  
  • 初始版本：获得数据库连接、查询用户信息、创建和显示图表均放在一个类中，无论是修改图表显示还是数据库连接方式，都需要修改这个类。违反单一职责原则。
  • 重构版本：拆分为3个类。
    
    • DBUtil负责连接数据库。
    • CustomerDao负责操作数据库的表，获取用户信息。
    • CustomerDataChart负责图表相关，包括显示和生成。
• 

开闭原则

软件实体应该对扩展开放，对修改关闭。

• 开闭原则(Open-Closed Principle, OCP)，是最重要的设计原则，要求尽量在不修改原有代码的情况下进行扩展，关键是抽象化。

里氏替换原则

所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类。

• 里氏代换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)，是实现开闭原则的重要方式之一，要求将基类对象替换为子类对象时，程序没有错误或异常。
• 基类可以设计为抽象类、接口，增加新的功能通过增加新的子类实现，无需修改原有代码。

依赖倒转原则

高层模块不应该依赖低层模块，它们都应该依赖抽象。抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。

• 依赖倒转原则(Dependency Inversion Principle, DIP)，是面向对象设计的主要实现机制之一，要求针对接口编程。只需要扩展抽象层，通过配置文件指定实现类。

关系

• 开闭原则是目标，里氏替换原则是基础，依赖倒转原则是手段，相互补充，角度不同。

实例

• 将存储在txt或者excel等文件中的客户数据存储到数据库中。
  
  • 初始版本：通过局部变量调用数据转换类，因为数据来源不一致，需要经常修改CustoerDao代码，更换数据转换类，违反开闭原则。
    
  • 重构版本：针对数据转化抽象类编程，通过配置文件指定实现类。
    

接口隔离原则

客户端不应该依赖那些它不需要的接口。

• 接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)，要求每一个接口承担一种相对独立的角色，使接口的职责相对单一。
• 需要注意接口也不能划分太小，否则会接口泛滥，通常接口中仅包含某一类用户定制的方法。

实例

• 客户数据显示模块。
  
  • 初始版本：接口中包含读取文件、转化为xml格式、创建和展示图表、创建和展示文字报表，职责多样，很多类只需要实现其中的部分功能，但是仍然需要实现不相关的接口。不符合接口隔离原则。
    
  • 重构版本：根据数据源格式和生成报告还是图表确定4个接口，每个接口角色较为单一。
    

合成复用原则

优先使用对象组合，而不是继承来达到复用的目的。

• 合成复用原则(Composite Reuse Principle, CRP)，要求优先使用关联（包括组合聚合）来复用，这样可以降低类之间的耦合度，使系统更加灵活。
• 通过继承的复用会将基类的实现暴露给子类，破坏封装性，称为白箱复用；通过关联复用则成员变量的内部实现不可见，称为黑箱复用。

实例

• 访问数据库的客户信息。
  
  • 初始版本：dao类需要使用数据库工具类，通过继承来复用。如果更换数据库，无论是修改dao类为继承另一个工具类，还是直接修改工具类，都将违反开闭原则。
    
  • 重构版本：将工具类的父类作为dao类的成员变量使用，dao类针对父类编程。不同数据库的工具类可以继承父类工具类，从而实现功能的扩展。
    

迪米特法则

每一个软件单位对其他单位都只有最少的知识，而且局限于那些与本单位密切相关的软件单位。

• 迪米特法则(Law of Demeter, LoD)，要求尽可能少与其他实体发生相互作用，这样可以降低系统之间的耦合度。
• 一个对象应该只和自己的朋友相互作用，包括：
  
  1. 对象本身。
  2. 依赖对象：以参数形式传入方法的对象、创建的对象。
  3. 关联对象：成员变量，包含成员变量这一集合的元素。

实例

• 操作窗口按钮和响应。
  
  • 初始版本：一个按钮被单击时，列表框、组合框、文本框、文本标签都会改变。这些控件关系复杂，在窗口中新增控件时，需要修改和它交互的所有控件的源代码，扩展性很差。
    
  • 重构版本：使用控件交互的中间类，降低控件的耦合度，新增控件只需要修改中间类即可。