Java设计模式（二）设计模式原则

学习Java设计模式之前，有必要先了解设计模式原则。

开闭原则

定义

• 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
• 用抽象构建框架，用实现扩展细节

• 优点：提高软件系统的可复用性及可维护性

Coding

创建接口

public interface ICourse {
    Integer getId();

    String getName();

    Double getPrice();
}

创建实现类

@ToString
@AllArgsConstructor
public class JavaCourse implements ICourse {

    @Getter
    private Integer id;

    @Getter
    private String name;

    @Getter
    private Double price;
}

测试类

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        ICourse iCourse = new JavaCourse(96， "我的Java课程"， 348d);
        System.out.println("课程ID: " + iCourse.getId() + " 课程名称： " + iCourse.getName() + "课程价格： " + iCourse.getPrice());
    }
}

控制台输出

课程ID: 96 课程名称： 我的Java课程课程价格： 348.0

如果现在要打折出售课程，按照开闭原则来设计，对扩展开放，对修改关闭。

创建打折类

public class JavaDiscountCourse extends JavaCourse {
    public JavaDiscountCourse(Integer id， String name， Double price) {
        super(id， name， price);
    }

    public Double getOriginPrice() {
        return super.getPrice();
    }

    @Override
    public Double getPrice() {
        return super.getPrice() * 0.8;
    }
}

修改应用类

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        ICourse javaCourse = new JavaDiscountCourse(96， "我的Java课程"， 348d);

        JavaDiscountCourse iCourse = (JavaDiscountCourse) javaCourse;
        System.out.println("课程ID: " + iCourse.getId() + " 课程名称： " + iCourse.getName() + "课程原价： " + iCourse.getOriginPrice() + " 课程折后价格： " + iCourse.getPrice());
    }
}

控制台输出

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课程ID: 96 课程名称： 我的Java课程课程原价： 348.0 课程折后价格： 278.40000000000003

这里有个要注意的地方，Double * 0.8后输出的浮点数精度有丢失的情况，可以使用BigDecimal的String构造器public BigDecimal(String val)来解决。

修改JavaDiscountCourse

public class JavaDiscountCourse extends JavaCourse {
    public JavaDiscountCourse(Integer id， String name， Double price) {
        super(id， name， price);
    }

    public Double getOriginPrice() {
        return super.getPrice();
    }

    @Override
    public Double getPrice() {
        return new BigDecimal(super.getPrice().toString()).multiply(new BigDecimal("0.8")).doubleValue();
    }
}

控制台输出

课程ID: 96 课程名称： 我的Java课程课程原价： 348.0 课程折后价格： 278.4

依赖倒置原则

定义

• 高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象
• 抽象不应该依赖细节;细节应该依赖抽象
• 针对接口编程，不要针对实现编程
• 优点:可以减少类间的耦合性、提高系统稳定性，提高代码可读性和可维护性，可降低修改程序所造成的风险

Coding

反例

创建类

public class Geely {
    public void studyJavaCourse() {
        System.out.println("Geely在学习Java课程");
    }

    public void studyFECourse() {
        System.out.println("Geely在学习FE课程");
    }

    public void studyPythonCourse() {
        System.out.println("Geely在学习Python课程");
    }
}

测试类

public class Test {
    // v1
    public static void main(String[] args) {
        Geely geely = new Geely();
        geely.studyFECourse();
        geely.studyJavaCourse();
    }
}

控制台输出

Geely在学习FE课程
Geely在学习Java课程

这时候，如果我们要让Geely学习Ruby课程，我们只能在Geely类中添加

public void studyRubyCourse() {
    System.out.println("Geely在学习Ruby课程");
}

然后，在Test类中添加

geely.studyRubyCourse();

{% note warning %}

不符合依赖倒置原则

{% endnote %}

正例

创建接口

public interface ICourse {
    void studyCourse();
}

创建类，带有成员变量ICourse course

@AllArgsConstructor
public class Geely {

    @Setter
    private ICourse course;

    public void studyImoocCourse() {
        course.studyCourse();
    }

}

创建实现类

public class FECourse implements ICourse {
    @Override
    public void studyCourse() {
        System.out.println("Geely在学习FE课程");
    }
}
public class JavaCourse implements ICourse {
    @Override
    public void studyCourse() {
        System.out.println("Geely在学习Java课程");
    }
}
public class PythonCourse implements ICourse {
    @Override
    public void studyCourse() {
        System.out.println("Geely在学习Python课程");
    }
}

测试类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Geely geely = new Geely(new JavaCourse());
        geely.studyImoocCourse();

        geely.setCourse(new FECourse());
        geely.studyImoocCourse();
    }
}

控制台输出

Geely在学习Java课程
Geely在学习FE课程

这样一来，如果要添加新的课程，只需要创建实现类即可。然后应用类设置实现类，无需改动其他代码，符合依赖倒置原则。

单一职责原则

定义

• 不要存在多于一个导致类变更的原因
• 一个类/接口/方法只负责一项职责
• 优点: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

Coding

反例

创建类

public class Bird {
    public void mainMoveMode(String birdName) {
        System.out.println(birdName + " 用翅膀飞");
    }
}

测试类

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Bird bird = new Bird();
        bird.mainMoveMode("大雁");
        bird.mainMoveMode("鸵鸟");
    }
}

控制台输出

大雁 用翅膀飞
鸵鸟 用翅膀飞

鸵鸟是用脚走的，所以我们更改Bird类

public class Bird {
    public void mainMoveMode(String birdName) {
        if ("鸵鸟".equals(birdName)) {
            System.out.println(birdName + " 用脚走");
        } else {
            System.out.println(birdName + " 用翅膀飞");
        }
    }
}

如果有更多的鸟类，我们还要写更多的else代码。

正例

我们修改下反例中的例子

public class FlyBird {
    public void mainMoveMode(String birdName) {
        System.out.println(birdName + " 用翅膀飞");
    }
}
public class WalkBird {
    public void mainMoveMode(String birdName) {
        System.out.println(birdName + " 用脚走");
    }
}

添加测试类

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        FlyBird flyBird = new FlyBird();
        flyBird.mainMoveMode("大雁");

        WalkBird walkBird = new WalkBird();
        walkBird.mainMoveMode("鸵鸟");
    }
}

控制台输出

大雁 用翅膀飞
鸵鸟 用脚走

再举一个例子

创建接口

/**
 * 课程内容
 *
 * @author gaochen
 * Created on 2019/7/27.
 */
public interface ICourseContent {

    String getCoursName();

    byte[] getCourseVideo();

}
/**
 * 课程管理
 *
 * @author gaochen
 * Created on 2019/7/27.
 */
public interface ICourseManager {
    void studyCourse();

    void refundCourse();
}

创建实现类，有着课程内容和课程管理两种职能

public class CourseImpl implements ICourseContent， ICourseManager {
    @Override
    public String getCoursName() {
        return null;
    }

    @Override
    public byte[] getCourseVideo() {
        return new byte[0];
    }

    @Override
    public void studyCourse() {

    }

    @Override
    public void refundCourse() {

    }
}

接口隔离原则

定义

• 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
• 一个类对一个类的依赖应该建立在最小的接口上
• 建立单一接口，不要建立庞大臃肿的接口
• 尽量细化接口，接口中的方法尽量少
• 优点: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。

{% note warning %}

注意适度原则，一定要适度

{% endnote %}

Coding

反例

创建接口

public interface IAnimalAction {

    void eat();

    void fly();

    void swim();
}

创建实现类

public class Bird implements IAnimalAction {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("鸟 吃饭");
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("鸟 飞");
    }

    @Override
    public void swim() {
        // 鸟不会游泳，空实现
    }
}
public class Dog implements IAnimalAction {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("狗 吃饭");
    }

    @Override
    public void fly() {
        // 狗不会飞，空实现
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println("狗 游泳");
    }
}

我们可以看出，鸟和狗实现了接口后，各自都有无用的接口，所以违反了接口隔离原则，只能采取空实现的方式。但是对于使用方来说，还是可以调用狗的fly方法，得到空的实现。

正例

将反例中的接口接口拆分为三个独立的接口

public interface IEatAnimalAction {
    void eat();
}
public interface IFlyAnimalAction {
    void fly();
}
public interface ISwimAnimalAction {
    void swim();
}

Dog改为

public class Dog implements IEatAnimalAction，ISwimAnimalAction {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("狗 吃饭");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println("狗 游泳");
    }
}

Bird改为

public class Bird implements IEatAnimalAction，IFlyAnimalAction {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("鸟 吃饭");
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("鸟 飞");
    }
}

这样就成功的将一个大接口，优化为分摊职责的小接口，实现类可以根据需要实现多个职能接口。

迪米特原则

定义

• 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
• 尽量降低类与类之间的耦合
• 优点:降低类之间的耦合

Coding

反例

创建课程类

public class Course {
}

创建项目经理类

public class TeamLeader {

    public void checkNumberOfCourse(List<Course> courseList) {
        System.out.println("在线课程的数量是 ：" + courseList.size());
    }
}

创建老板类

public class Boss {

    public void commandCheckNumber(TeamLeader teamLeader) {
        List<Course> courseList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            courseList.add(new Course());
        }
        teamLeader.checkNumberOfCourse(courseList);
    }
}

测试类

在线课程的数量是 ：20

我们仔细分析一下，其实老板并不需要知道课程的细节，只需要问一下项目经理，有多少课程，项目经理直接告诉老板有20节在线课程。而不是老板将课程列出，让项目经理统计。

我们看下UML类图

正例

项目经理类修改为

public class TeamLeader {
    
    public void checkNumberOfCourse() {
        List<Course> courseList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            courseList.add(new Course());
        }
        System.out.println("在线课程的数量是 ：" + courseList.size());
    }
}

老板类

public class Boss {

    public void commandCheckNumber(TeamLeader teamLeader) {
        teamLeader.checkNumberOfCourse();
    }
}

这时候运行一下，结果一样。但是从UML类图上来看，是有很大的优化的。