前言
關(guān)于設(shè)計(jì)模式六大設(shè)計(jì)原則的資料網(wǎng)上很多，但感覺(jué)很多地方解釋地都太過(guò)于籠統(tǒng)化，特此再總結(jié)一波。
優(yōu)化第一步-單一職責(zé)原則SRP
單一職責(zé)原則(Single Responsibility Principle, SRP)：一個(gè)類只負(fù)責(zé)一個(gè)功能領(lǐng)域中的相應(yīng)職責(zé)，或者可以定義為：就一個(gè)類而言，應(yīng)該只有一個(gè)引起它變化的原因。
經(jīng)典問(wèn)題：
類T負(fù)責(zé)兩個(gè)不同的職責(zé)：職責(zé)P1，職責(zé)P2。當(dāng)職責(zé)P1需求發(fā)生改變而需要修改類T時(shí)，有可能會(huì)導(dǎo)致原本運(yùn)行正常的職責(zé)P2功能發(fā)生故障。
解決方案：
遵循單一職責(zé)原則。分別建立兩個(gè)類T1、T2，使T1完成職責(zé)P1功能，T2完成職責(zé)P2功能。這樣，當(dāng)修改類T1時(shí)，不會(huì)使職責(zé)P2發(fā)生故障風(fēng)險(xiǎn)；同理，當(dāng)修改T2時(shí)，也不會(huì)使職責(zé)P1發(fā)生故障風(fēng)險(xiǎn)。
單一職責(zé)原則是實(shí)現(xiàn)高內(nèi)聚、低耦合的指導(dǎo)方針，它是最簡(jiǎn)單但又最難運(yùn)用的原則，因?yàn)閱我宦氊?zé)的劃分界限并不總是很清晰的，它需要設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)類的不同職責(zé)并將其分離，這就需要設(shè)計(jì)人員具有較強(qiáng)的分析設(shè)計(jì)能力和相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
在軟件系統(tǒng)中，一個(gè)類（大到模塊，小到方法）承擔(dān)的職責(zé)越多，它被復(fù)用的可能性就越小，而且一個(gè)類承擔(dān)的職責(zé)過(guò)多，就相當(dāng)于將這些職責(zé)耦合在一起，當(dāng)其中一個(gè)職責(zé)發(fā)生變化時(shí)，可能會(huì)影響其他職責(zé)的運(yùn)行，因此需要將這些不同的職責(zé)進(jìn)行封裝在不同的類中，即將不同的變化封裝在不同的類中。如果多個(gè)職責(zé)總是同時(shí)發(fā)生改變則可將它們封裝在同一類中。
說(shuō)到單一職責(zé)原則，很多人都會(huì)不屑一顧。因?yàn)樗?jiǎn)單了。稍有經(jīng)驗(yàn)的程序員在進(jìn)行設(shè)計(jì)軟件時(shí)也會(huì)自覺(jué)的遵守這一重要原則，而且誰(shuí)也不希望因?yàn)樾薷牧艘粋€(gè)功
能導(dǎo)致其他的功能發(fā)生故障。雖然單一職責(zé)原則如此簡(jiǎn)單，但是即便是經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員也會(huì)有違背這一原則的代碼存在。為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)
象呢？
因?yàn)橛新氊?zé)擴(kuò)散。所謂職責(zé)擴(kuò)散，就是因?yàn)槟撤N原因，職責(zé)P被分化為粒度更細(xì)的職責(zé)P1和P2。
比如：類T只負(fù)責(zé)一個(gè)職責(zé)P，這樣設(shè)計(jì)是符合單一職責(zé)原則的。后來(lái)由于某種原因，也許是需求變更了，也許是程序的設(shè)計(jì)者境界提高了，需要將職責(zé)P細(xì)分為粒度更細(xì)的職責(zé)P1，P2，這時(shí)如果要使程序遵循單一職責(zé)原則，需要將類T也分解為兩個(gè)類T1和T2，分別負(fù)責(zé)P1、P2兩個(gè)職責(zé)。但是在程序已經(jīng)寫好的情況下，這樣做簡(jiǎn)直太費(fèi)時(shí)間了。所以，簡(jiǎn)單的修改類T，用它來(lái)負(fù)責(zé)兩個(gè)職責(zé)是一個(gè)比較不錯(cuò)的選擇，雖然這樣做有悖于單一職責(zé)原則。（這樣做的風(fēng)險(xiǎn)在于職責(zé)擴(kuò)散的不確定性，因?yàn)槲覀儾粫?huì)想到這個(gè)職責(zé)P，在未來(lái)可能會(huì)擴(kuò)散為P1，P2，P3，P4……Pn。所以記住，在職責(zé)擴(kuò)散到我們無(wú)法控制的程度之前，立刻對(duì)代碼進(jìn)行重構(gòu)。）
舉例說(shuō)明，用一個(gè)類描述動(dòng)物運(yùn)動(dòng)這個(gè)場(chǎng)景：
@Test
public void SrpTest() {
Animal animal = new Animal();
animal.move("牛");
animal.move("羊");
}
private class Animal {
private void move(String animal) {
System.out.println(animal + "奔跑");
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
牛奔跑
羊奔跑
程序上線后，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題了，并不是所有的動(dòng)物都是奔跑的，比如魚(yú)就是在水游的。修改時(shí)如果遵循單一職責(zé)原則，需要將Animal類細(xì)分為陸生動(dòng)物類Terrestrial，水生動(dòng)物Aquatic，代碼如下：
@Test
public void SrpTest() {
Terrestrial terrestrial = new Terrestrial();
terrestrial.move("牛");
terrestrial.move("羊");
Aquatic aquatic = new Aquatic();
aquatic.move("魚(yú)");
}
private class Terrestrial {
private void move(String animal) {
System.out.println(animal + "奔跑");
}
}
private class Aquatic {
private void move(String animal) {
System.out.println(animal + "在水里游");
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
牛奔跑
羊奔跑
魚(yú)在水里游
我們會(huì)發(fā)現(xiàn)如果這樣修改花銷是很大的，除了將原來(lái)的類分解之外，還需要修改客戶端。而直接修改類Animal來(lái)達(dá)成目的雖然違背了單一職責(zé)原則，但花銷卻小的多。
@Test
public void SrpTest() {
Animal animal = new Animal();
animal.move("牛");
animal.move("羊");
animal.move("魚(yú)");
}
private class Animal {
// 極差的拓展方式
private void move(String animal) {
if ("魚(yú)".equals(animal)) {
System.out.println(animal + "奔跑");
} else {
System.out.println(animal + "在水里游");
}
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
牛奔跑
羊奔跑
魚(yú)在水里游
可以看到，這種修改方式要簡(jiǎn)單的多。但是卻存在著隱患：有一天需要將魚(yú)分為在淺水游的魚(yú)和在深水里游的魚(yú)，或者是需要添加鳥(niǎo)要在天上飛等情況，則又需要修改Animal類的move方法，而對(duì)原有代碼的修改會(huì)對(duì)調(diào)用“?！薄把颉钡认嚓P(guān)功能帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)，也許某一天你會(huì)發(fā)現(xiàn)程序運(yùn)行的結(jié)果變?yōu)椤芭Ｔ谒镉巍绷?。這種修改方式直接在代碼級(jí)別上違背了單一職責(zé)原則，雖然修改起來(lái)最簡(jiǎn)單，但隱患卻是最大的。還有一種修改方式：
@Test
public void SrpTest() {
Animal animal = new Animal();
animal.move("牛");
animal.move("羊");
animal.move("魚(yú)");
}
private class Animal {
private void move(String animal) {
System.out.println(animal + "奔跑");
}
private void move2(String animal) {
System.out.println(animal + "在水里游");
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
牛奔跑
羊奔跑
魚(yú)在水里游
可以看到，這種修改方式?jīng)]有改動(dòng)原來(lái)的方法，而是在類中新加了一個(gè)方法，這樣雖然也違背了單一職責(zé)原則，但在方法級(jí)別上卻是符合單一職責(zé)原則的，因?yàn)樗](méi)有動(dòng)原來(lái)方法的代碼。這三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，那么在實(shí)際編程中，采用哪一中呢？其實(shí)這真的比較難說(shuō)，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定。我的原則是：只有邏輯足夠簡(jiǎn)單，才可以在代碼級(jí)別上違反單一職責(zé)原則；只有類中方法數(shù)量足夠少，才可以在方法級(jí)別上違反單一職責(zé)原則；
遵循單一職責(zé)原可以降低類的復(fù)雜度（一個(gè)類只負(fù)責(zé)一項(xiàng)職責(zé)，其邏輯肯定要比負(fù)責(zé)多項(xiàng)職責(zé)簡(jiǎn)單的多）；提高類的可讀性，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性；降低變更引起的風(fēng)險(xiǎn)；
如何劃分一個(gè)類、一個(gè)函數(shù)的職責(zé)，每個(gè)人都有自己的看法，但是它也是有一些基本的指導(dǎo)原則的：
- 兩個(gè)完全不一樣的功能就不應(yīng)該放在同一個(gè)類中;
- 一個(gè)類中應(yīng)該是一組相關(guān)性很高的函數(shù)、數(shù)據(jù)的封裝；
工程師不斷審視自己的代碼，根據(jù)具體的業(yè)務(wù)、功能對(duì)類進(jìn)行相應(yīng)的拆分，這是工程師優(yōu)化代碼邁出的第一步。
讓程序更穩(wěn)定、更靈活-開(kāi)閉原則OCP
開(kāi)閉原則(Open-Closed Principle, OCP)：軟件中的對(duì)象（類、模塊、函數(shù)等）應(yīng)當(dāng)對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，對(duì)修改關(guān)閉。即軟件實(shí)體應(yīng)盡量在不修改原有代碼的情況下進(jìn)行擴(kuò)展。
經(jīng)典問(wèn)題：
在軟件的生命周期內(nèi)，因?yàn)樽兓?、升?jí)和維護(hù)等原因需要對(duì)軟件原有代碼進(jìn)行修改時(shí)，可能會(huì)將錯(cuò)誤引入原本已測(cè)試通過(guò)的代碼，也可能會(huì)使我們不得不對(duì)整個(gè)功能進(jìn)行重構(gòu)，并且需要原有代碼經(jīng)過(guò)重新測(cè)試。如何確保原有軟件模塊的正確性，以及盡量少的影響原有模塊？
解決方案：
遵循單一職責(zé)原則。當(dāng)軟件需要變化時(shí)，盡量通過(guò)擴(kuò)展軟件實(shí)體的行為來(lái)實(shí)現(xiàn)變化，而不是通過(guò)修改已有的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)變化。
用抽象構(gòu)建框架，用實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展細(xì)節(jié)。為了滿足開(kāi)閉原則，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽象化設(shè)計(jì)，抽象化是開(kāi)閉原則的關(guān)鍵。我們?yōu)橄到y(tǒng)定義一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的抽象層，通過(guò)接口、抽象類等機(jī)制將不同的實(shí)現(xiàn)行為移至具體的實(shí)現(xiàn)層中完成。如果需要修改系統(tǒng)的行為，無(wú)須對(duì)抽象層進(jìn)行任何改動(dòng)，只需要增加新的具體類來(lái)實(shí)現(xiàn)新的業(yè)務(wù)功能即可，實(shí)現(xiàn)在不修改已有代碼的基礎(chǔ)上擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，達(dá)到開(kāi)閉原則的要求。開(kāi)閉原則是面向?qū)ο蟮目蓮?fù)用設(shè)計(jì)的第一塊基石，它是最重要的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則.
舉例說(shuō)明，還是描述動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景：
@Test
public void ocpTest() {
Animal animal = new Animal();
animal.move("terrestrial", "牛");
animal.move("terrestrial", "羊");
animal.move("aquatic", "魚(yú)");
}
private class Animal {
// 這里做個(gè)經(jīng)典的示范
private void move(String type, String animal) {
if (type.equals("terrestrial")) {
Terrestrial terrestrial = new Terrestrial(animal);
terrestrial.move();
} else if (type.equals("aquatic")) {
Aquatic aquatic = new Aquatic(animal);
aquatic.move();
}
}
}
private class Terrestrial {
private String mTerrestrial;
Terrestrial(String animal) {
mTerrestrial = animal;
}
@Override
public void move() {
System.out.println(mTerrestrial + "奔跑");
}
}
private class Aquatic {
private String mAquatic;
Aquatic(String animal) {
mAquatic = animal;
}
@Override
public void move() {
System.out.println(mAquatic + "在水里游");
}
}
但是如果有一天我發(fā)現(xiàn)我需要要添加鳥(niǎo)這種需求，因?yàn)槲也荒苷f(shuō)鳥(niǎo)是在水里游的，此時(shí)就需要要修改Animal類的move()方法的源代碼，增加新的判斷邏輯，這就違反了開(kāi)閉原則，對(duì)于拓展是開(kāi)放的，但對(duì)于修改是封閉的。
竟然所有的動(dòng)物都可以移動(dòng)，那么我們是否可以總結(jié)抽象出動(dòng)物都可以移動(dòng)這一特性？
@Test
public void ocpTest() {
Animal animalTerrestrial = new Terrestrial("牛");
animalTerrestrial.movement();
Animal animalAquatic = new Terrestrial("魚(yú)");
animalAquatic.movement();
}
// 這里是通過(guò)抽象類的方法實(shí)現(xiàn)，接口也可以實(shí)現(xiàn)
// 使用接口還是抽象類請(qǐng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇
private abstract class Animal {
abstract void move();
private void movement() {
move();
}
}
private class Terrestrial extends Animal {
private String mTerrestrial;
Terrestrial(String animal) {
mTerrestrial = animal;
}
@Override
public void move() {
System.out.println(mTerrestrial + "奔跑");
}
}
private class Aquatic extends Animal {
private String mAquatic;
Aquatic(String animal) {
mAquatic = animal;
}
@Override
public void move() {
System.out.println(mAquatic + "在水里游");
}
}
private class Celestial extends Animal{
private String mCelestial;
Celestial(String animal) {
mCelestial = animal;
}
@Override
public void move() {
System.out.println(mCelestial + "在天空飛");
}
}
這里只是為了突出對(duì)于拓展是開(kāi)放的，但對(duì)于修改是封閉的一特性，如果想要繼續(xù)優(yōu)化則涉及到工廠模式方面，這里就先不延伸下去了。
為什么使用開(kāi)閉原則？
- 開(kāi)閉原則是最基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則，其它的五個(gè)設(shè)計(jì)原則都是開(kāi)閉原則的具體形態(tài)，也就是說(shuō)其它的五個(gè)設(shè)計(jì)原則是指導(dǎo)設(shè)計(jì)的工具和方法，而開(kāi)閉原則才是其精神領(lǐng)袖。
- 開(kāi)閉原則可以提高軟件的維護(hù)性和拓展性，符合開(kāi)閉原則的代碼更易讀懂理解，對(duì)于拓展也不需去修改一個(gè)類，而是新增一個(gè)類，減少了出錯(cuò)的可能性。
- 面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)的要求，萬(wàn)物皆在發(fā)展變化，有變化就要有策略去應(yīng)對(duì)，在設(shè)計(jì)之初考慮到可能會(huì)變化的因素，抽象出對(duì)應(yīng)的特性，將“可能”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?shí)際”。
遵守開(kāi)閉原則的重要手段應(yīng)該是通過(guò)抽象；當(dāng)軟件需要變化時(shí)，應(yīng)該盡量通過(guò)擴(kuò)展的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)變化，而不是通過(guò)修改已有的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。
“應(yīng)該盡量”
說(shuō)明OCP原則并不是說(shuō)絕對(duì)不可以修改原始類，當(dāng)我們嗅到代碼“腐朽氣味”時(shí)，應(yīng)盡早的重構(gòu)，而不是通過(guò)繼承等方式添加新的實(shí)現(xiàn)，這會(huì)導(dǎo)致類型的膨脹以及歷史遺留代碼的冗余；實(shí)際的開(kāi)發(fā)過(guò)程也沒(méi)那么理想化完全的不需要修改原理的代碼，因此，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中要結(jié)合實(shí)際的具體的情況去進(jìn)行考量，是通過(guò)修改舊代碼還是通過(guò)繼承使得軟件系統(tǒng)更穩(wěn)定、更靈活；
構(gòu)建擴(kuò)展性更好的系統(tǒng)-里氏替換原則LSP
里氏代換原則(Liskov Substitution Principle, LSP)：
定義1：如果對(duì)每一個(gè)類型為 T1的對(duì)象 o1，都有類型為 T2 的對(duì)象o2，使得以 T1定義的所有程序 P 在所有的對(duì)象 o1 都代換成 o2 時(shí)，程序 P 的行為沒(méi)有發(fā)生變化，那么類型 T2 是類型 T1 的子類型。
定義2：所有引用基類的地方必須能透明地使用其子類的對(duì)象。
經(jīng)典問(wèn)題：
有一功能P1，由類A完成。現(xiàn)需要將功能P1進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)展后的功能為P，其中P由原有功能P1與新功能P2組成。新功能P由類A的子類B來(lái)完成，則子類B在完成新功能P2的同時(shí)，有可能會(huì)導(dǎo)致原有功能P1發(fā)生故障。
解決方案：
當(dāng)使用繼承時(shí)，遵循里氏替換原則。類B繼承類A時(shí)，除添加新的方法完成新增功能P2外，盡量不要重寫父類A的方法，也盡量不要重載父類A的方法。
里氏代換原則告訴我們，在軟件中將一個(gè)基類對(duì)象替換成它的子類對(duì)象，程序?qū)⒉粫?huì)產(chǎn)生任何錯(cuò)誤和異常，反過(guò)來(lái)則不成立，如果一個(gè)軟件實(shí)體使用的是一個(gè)子類對(duì)象的話，那么它不一定能夠使用基類對(duì)象。例如：我喜歡動(dòng)物，那我一定喜歡狗，因?yàn)楣肥莿?dòng)物的子類；但是我喜歡狗，不能據(jù)此斷定我喜歡動(dòng)物，因?yàn)槲也⒉幌矚g老鼠，雖然它也是動(dòng)物。說(shuō)了那么多，其實(shí)最終總結(jié)就兩個(gè)字：抽象；
里氏代換原則是實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉原則的重要方式之一，由于使用基類對(duì)象的地方都可以使用子類對(duì)象，因此在程序中盡量使用基類類型來(lái)對(duì)對(duì)象進(jìn)行定義，而在運(yùn)行時(shí)再確定其子類類型，用子類對(duì)象來(lái)替換父類對(duì)象（上面的例子也體現(xiàn)了這一點(diǎn)）。
里氏替換原則的核心原理是抽象，抽象又依賴于繼承這個(gè)特性，在OOP中，繼承的優(yōu)缺點(diǎn)都相當(dāng)?shù)拿黠@。
繼承的優(yōu)點(diǎn)：
- 代碼重用，減少創(chuàng)建類的成本，每個(gè)子類都擁有父類的方法和屬性；
- 子類和父類基本相似，但又與父類有所區(qū)別；
- 提高代碼的可拓展性；
繼承的缺點(diǎn)：
- 繼承是侵入性的，只要繼承就必須擁有父類所有的屬性和方法；
- 可能造成子類代碼冗余，靈活性減低；
- 如果一個(gè)類被其他的類所繼承，則當(dāng)這個(gè)類需要修改時(shí)，必須考慮到所有的子類，并且父類修改后，所有涉及到子類的功能都有可能會(huì)產(chǎn)生故障。
繼承包含這樣一層含義：父類中凡是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)好的方法（相對(duì)于非抽象方法而言），實(shí)際上是在設(shè)定一系列的規(guī)范和契約，雖然它不強(qiáng)制要求所有的子類必須遵從這些契約，但是如果子類對(duì)這些非抽象方法任意修改，就會(huì)對(duì)整個(gè)繼承體系造成破壞。而里氏替換原則就是表達(dá)了這一層含義。
舉例說(shuō)明繼承的風(fēng)險(xiǎn)，我們需要完成一個(gè)兩數(shù)相減的功能，由類A來(lái)負(fù)責(zé)。
@Test
public void lspTest() {
A a = new A();
System.out.println("100 + 50 = " + a.add(100, 50));
}
private class A {
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
100 + 50 = 150
后來(lái)，我們需要增加一個(gè)新的功能：完成兩數(shù)相加，然后再與100求和，由類B來(lái)負(fù)責(zé)。由于類A已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)功能，所以類B繼承類A后，只需要再完成第二個(gè)功能就可以了，代碼如下：
@Test
public void lspTest() {
A a = new A();
System.out.println("100 + 50 = " + a.add(100, 50));
B b = new B();
System.out.println("100 + 50 = " + b.add(100, 50));
System.out.println("100 + 50 + 100 = " + b.minus(100, 50));
}
private class A {
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
}
private class B extends A {
public int add(int a, int b) {
// a 不再是加上 b
return a - b;
}
private int minus(int a, int b) {
return add(a , b) + 100;
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
100 + 50 = 150
100 + 50 = 50
100 + 50 + 100 = 150
我們發(fā)現(xiàn)原本運(yùn)行正常的相加功能發(fā)生了錯(cuò)誤。原因就是類B在給方法起名時(shí)無(wú)意中重寫了父類的方法，造成所有運(yùn)行相加功能的代碼全部調(diào)用了類B重寫后的方法，造成原本運(yùn)行正常的功能出現(xiàn)了錯(cuò)誤。
在本例中，引用基類A完成的功能，換成子類B之后，發(fā)生了異常。在實(shí)際編程中，我們常常會(huì)通過(guò)重寫父類的方法來(lái)完成新的功能，這樣寫起來(lái)雖然簡(jiǎn)單，但是整個(gè)繼承體系的可復(fù)用性會(huì)比較差，特別是運(yùn)用多態(tài)比較頻繁時(shí)，程序運(yùn)行出錯(cuò)的幾率非常大。如果非要重寫父類的方法，比較通用的做法是：原來(lái)的父類和子類都繼承一個(gè)更通俗的基類，原有的繼承關(guān)系去掉，采用依賴、聚合，組合等關(guān)系代替。
里氏替換原則通俗的來(lái)講就是：子類可以擴(kuò)展父類的功能，但不能改變父類原有的功能。
里氏代換原則是實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉原則的重要方式之一。除了父類外，在傳遞參數(shù)時(shí)使用基類對(duì)象，在定義成員變量、定義局部變量、確定方法返回類型時(shí)都可使用里氏代換
原則，針對(duì)基類編程，在程序運(yùn)行時(shí)再確定具體子類。
讓項(xiàng)目擁有變化的能力-依賴倒置原則DIP
依賴倒轉(zhuǎn)原則(Dependency Inversion Principle, DIP)：高層模塊不應(yīng)該依賴底層模塊，兩者都應(yīng)該依賴其抽象，抽象不應(yīng)該依賴于細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)應(yīng)當(dāng)依賴于抽象。
經(jīng)典問(wèn)題：
類A直接依賴類B，假如要將類A改為依賴類C，則必須通過(guò)修改類A的代碼來(lái)達(dá)成。這種場(chǎng)景下，類A一般是高層模塊，負(fù)責(zé)復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯；類B和類C是低層模塊，負(fù)責(zé)基本的原子操作；假如修改類A，會(huì)給程序帶來(lái)不必要的風(fēng)險(xiǎn)。
解決方案：
將類A修改為依賴接口I，類B和類C各自實(shí)現(xiàn)接口I，類A通過(guò)接口I間接與類B或者類C發(fā)生聯(lián)系，則會(huì)大大降低修改類A的幾率。
如果說(shuō)開(kāi)閉原則是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的目標(biāo)的話，那么依賴倒轉(zhuǎn)原則就是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的主要實(shí)現(xiàn)機(jī)制之一，它是系統(tǒng)抽象化的具體實(shí)現(xiàn).在Java中，抽象就是指接口或抽象類，兩者都是不能被實(shí)例化的；細(xì)節(jié)就是實(shí)現(xiàn)類，實(shí)現(xiàn)接口或繼承抽象類而產(chǎn)生的類就是細(xì)節(jié)，它是可以被實(shí)例化的；
依賴倒置原則在Java語(yǔ)言中的表現(xiàn)為：模塊間的依賴通過(guò)抽象發(fā)生，實(shí)現(xiàn)類之間不發(fā)生直接的依賴關(guān)系，其依賴關(guān)系是通過(guò)接口或抽象類產(chǎn)生的；
依賴倒轉(zhuǎn)原則要求我們?cè)诔绦虼a中傳遞參數(shù)時(shí)或在關(guān)聯(lián)關(guān)系中，盡量引用層次高的抽象層類，即使用接口和抽象類進(jìn)行變量類型聲明、參數(shù)類型聲明、方法返回類型聲明，以及數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換等，而不要用具體類來(lái)做這些事情。
在實(shí)現(xiàn)依賴倒轉(zhuǎn)原則時(shí)，我們需要針對(duì)抽象層編程，而將具體類的對(duì)象通過(guò)依賴注入(DependencyInjection,DI)的方式注入到其他對(duì)象中，依賴注入是指當(dāng)一個(gè)對(duì)象要與其他對(duì)象發(fā)生依賴關(guān)系時(shí)，通過(guò)抽象來(lái)注入所依賴的對(duì)象。
常用的注入方式有三種：
- 構(gòu)造注入，構(gòu)造注入是指通過(guò)構(gòu)造函數(shù)來(lái)傳入具體類的對(duì)象;
- 設(shè)值注入,設(shè)值注入是指通過(guò)Setter方法來(lái)傳入具體類的對(duì)象;
- 接口注入,接口注入是指通過(guò)在接口中聲明的業(yè)務(wù)方法來(lái)傳入具體類的對(duì)象;
這些方法在定義時(shí)使用的是抽象類型，在運(yùn)行時(shí)再傳入具體類型的對(duì)象，由子類對(duì)象來(lái)覆蓋父類對(duì)象。
依賴倒置原則基于這樣一個(gè)事實(shí)：相對(duì)于細(xì)節(jié)的多變性，抽象的東西要穩(wěn)定的多。以抽象為基礎(chǔ)搭建起來(lái)的架構(gòu)比以細(xì)節(jié)為基礎(chǔ)搭建起來(lái)的架構(gòu)要穩(wěn)定的多。
依賴倒置原則的核心思想是面向接口編程，我們依舊用一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明面向接口編程比相對(duì)于面向?qū)崿F(xiàn)編程好在什么地方。假設(shè)當(dāng)前場(chǎng)景為讀文章：
@Test
public void dipTest() {
Writer writer = new Writer();
Book book = new Book();
writer.read(book);
}
private class Book {
private String getContent() {
return "讀書(shū)";
}
}
private class Writer {
private void read(Book book) {
System.out.println("作家" + book.getContent());
}
}
運(yùn)行結(jié)果：作家讀書(shū)
假如有一天，需求變成這樣：作家讀書(shū)，也可以讀報(bào)紙，報(bào)紙的代碼如下：
private class Newspaper {
private String getContent() {
return "讀報(bào)紙";
}
}
private class Writer {
private void read(Book book) {
System.out.println("作家" + book.getContent());
}
private void read(Newspaper newspaper) {
System.out.println("作家" + newspaper.getContent());
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
作家讀書(shū)
作家讀報(bào)紙
僅僅是添加閱讀報(bào)紙的功能就需要去修改Writer類，以后還要讀雜志、小說(shuō)等等的怎么辦呢？這顯然不是好的設(shè)計(jì)，因?yàn)榫褪荳riter與Book、Newspaper之間的耦合性太高了（這里是很明顯違背了開(kāi)閉原則）
下面我們引入一個(gè)抽象的接口IReader來(lái)降低他們之間的耦合度
@Test
public void dipTest() {
Writer writer = new Writer();
writer.read(new Book());
writer.read(new Newspaper());
}
private interface IReader {
String getContent();
}
private class Book implements IReader{
@Override
public String getContent() {
return "讀書(shū)";
}
}
private class Newspaper implements IReader{
@Override
public String getContent() {
return "讀報(bào)紙";
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
作家讀書(shū)
作家讀報(bào)紙
這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，實(shí)際情況中，代表高層模塊的Writer類將負(fù)責(zé)完成主要的業(yè)務(wù)邏輯，一旦需要對(duì)它進(jìn)行修改，引入錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)極大。所以遵循依賴倒置原則可以降低類之間的耦合性，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低修改程序造成的風(fēng)險(xiǎn)。
注： 這里的Writer類也可以說(shuō)是表明一種職業(yè)，有興趣的話可以將它再抽象化；
依賴倒置原則的核心就是要我們面向接口編程。采用依賴倒置原則給多人并行開(kāi)發(fā)帶來(lái)了極大的便利，比如上例中，原本W(wǎng)riter類與Book類直接耦合時(shí)，Writer類必須等Book類編碼完成后才可以進(jìn)行編碼，因?yàn)閃riter類直接依賴于Book類。修改后的程序則可以同時(shí)開(kāi)工，互不影響，因?yàn)閃riter與Book類一點(diǎn)關(guān)系也沒(méi)有。參與協(xié)作開(kāi)發(fā)的人越多、項(xiàng)目越龐大，采用依賴導(dǎo)致原則的意義就越重大，現(xiàn)在很流行的TDD開(kāi)發(fā)模式就是依賴倒置原則最成功的應(yīng)用。
系統(tǒng)有更高的靈活性-接口隔離原則ISP
接口隔離原則(Interface Segregation Principle, ISP)：
定義一：客戶端不應(yīng)該依賴那些它不需要的接口；
定義二：類間的依賴關(guān)系應(yīng)該建立在最小的接口上；
經(jīng)典問(wèn)題：
類A通過(guò)接口I依賴類B，類C通過(guò)接口I依賴類D，如果接口I對(duì)于類A和類B來(lái)說(shuō)不是最小接口，則類B和類D必須去實(shí)現(xiàn)他們不需要的方法。
解決方案：
將臃腫的接口I拆分為獨(dú)立的幾個(gè)接口，類A和類C分別與他們需要的接口建立依賴關(guān)系。也就是采用接口隔離原則。
接口原則將非常龐大、臃腫的接口拆分為更小更具體的接口，這樣客戶端只需要知道他們感興趣的方法；接口隔離原則目的是系統(tǒng)解開(kāi)耦合，從而更容易重構(gòu)、更改和重新部署；
接口隔離原則的含義是：建立單一接口，不要建立龐大臃腫的接口，盡量細(xì)化接口，接口中的方法盡量少。在面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口就需要實(shí)現(xiàn)該接口中定義的所有方法，因此最好能根據(jù)其職責(zé)不同分別放在不同的小接口中，以確保每個(gè)接口使用起來(lái)都較為方便，并都承擔(dān)某一單一角色。接口是設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)外部設(shè)定的“契約”，通過(guò)分散定義多個(gè)接口，可以預(yù)防外來(lái)變更的擴(kuò)散，提高系統(tǒng)的靈活性和可維護(hù)性。
類A依賴接口I中的方法1、方法2、方法3，類B是對(duì)類A依賴的實(shí)現(xiàn)。類C依賴接口I中的方法1、方法4、方法5，類D是對(duì)類C依賴的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于類B和類D來(lái)說(shuō)，雖然他們都存在著用不到的方法（也就是圖中紅色字體標(biāo)記的方法），但由于實(shí)現(xiàn)了接口I，所以也必須要實(shí)現(xiàn)這些用不到的方法。
可以看出如果接口過(guò)于臃腫，只要接口中出現(xiàn)的方法，不管對(duì)依賴于它的類有沒(méi)有用處，實(shí)現(xiàn)類中都必須去實(shí)現(xiàn)這些方法，這顯然不是好的設(shè)計(jì)。下面將這個(gè)設(shè)計(jì)修改為符合接口隔離原則的接口，我們需要對(duì)接口I進(jìn)行拆分。
| 這里我就不舉例子了，上面兩幅圖已經(jīng)很清晰的體現(xiàn)了接口隔離原則；
采用接口隔離原則對(duì)接口進(jìn)行約束時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：
- 需要注意控制接口的粒度，接口不能太小，如果太小會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中接口泛濫，不利于維護(hù)；接口也不能太大，太大的接口將違背接口隔離原則；
- 一般而言，接口中僅包含為某一類用戶定制的方法或是為依賴接口的類定制服務(wù)，不應(yīng)該強(qiáng)迫客戶依賴于那些它們不用的方法，只有專注地為一個(gè)模塊提供定制服務(wù)，才能建立最小的依賴關(guān)系。
- 提高內(nèi)聚，減少對(duì)外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。
接口隔離原則與單一職責(zé)原則的不同
- 單一職責(zé)原則注重的是職責(zé)；而接口隔離原則注重對(duì)接口依賴的隔離;
- 單一職責(zé)原則主要是約束類，其次才是接口和方法，它針對(duì)的是程序中的實(shí)現(xiàn)和細(xì)節(jié)；而接口隔離原則主要約束接口接口，主要針對(duì)抽象，針對(duì)程序整體框架的構(gòu)建。
更好的可擴(kuò)展性-迪米特原則LOD
迪米特法則(Law of Demeter, LoD)，或稱最小知識(shí)原則（Least Knowledge Principle, LDP）：一個(gè)對(duì)象應(yīng)該對(duì)其他對(duì)象有最少的了解。
經(jīng)典問(wèn)題：
類與類之間的關(guān)系越密切，耦合度越大，當(dāng)一個(gè)類發(fā)生改變時(shí)，對(duì)另一個(gè)類的影響也越大。
解決方案：
盡量降低類與類之間的耦合。
迪米特法則還有一個(gè)更簡(jiǎn)單的定義：只與直接的朋友通信。
在迪米特法則中，對(duì)于一個(gè)對(duì)象，其朋友包括以下幾類：
- 當(dāng)前對(duì)象本身(this)；
- 以參數(shù)形式傳入到當(dāng)前對(duì)象方法中的對(duì)象；
- 當(dāng)前對(duì)象的成員對(duì)象；
- 如果當(dāng)前對(duì)象的成員對(duì)象是一個(gè)集合，那么集合中的元素也都是朋友；
- 當(dāng)前對(duì)象所創(chuàng)建的對(duì)象。
迪米特法則要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該盡量減少對(duì)象之間的交互，如果兩個(gè)對(duì)象之間不必彼此直接通信，那么這兩個(gè)對(duì)象就不應(yīng)當(dāng)發(fā)生任何直接的相互作用，如果其中的一個(gè)對(duì)象需要調(diào)用另一個(gè)對(duì)象的某一個(gè)方法的話，可以通過(guò)第三者轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)調(diào)用。簡(jiǎn)言之，就是通過(guò)引入一個(gè)合理的第三者來(lái)降低現(xiàn)有對(duì)象之間的耦合度。
假設(shè)當(dāng)前場(chǎng)景為通過(guò)中介找房：
@Test
public void ispTest() {
Tenant tenant = new Tenant(18, 2720);
Mediator mediator = new Mediator();
tenant.rentRoom(mediator);
}
private class Room {
private int mPrice;
private int mArea;
Room(int price, int area) {
mPrice = price;
mArea = area;
}
@Override
public String toString() {
return "當(dāng)前房子" +
"房?jī)r(jià)： " + mPrice +
", 房子面積： " + mArea +
'}';
}
}
// 中介
private class Mediator {
List<Room> mRooms = new ArrayList<Room>();
Mediator() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
mRooms.add(new Room(15 + i, (15 + i) * 150));
}
}
private List<Room> getRooms() {
return mRooms;
}
}
// 租客
private class Tenant {
private int mRoomPrice;
private int mRoomArea;
private int mDiffPrice = 10;
private int mDiffArea = 100;
Tenant(int price, int area) {
mRoomPrice = price;
mRoomArea = area;
}
private void rentRoom(Mediator mediator) {
List<Room> rooms = mediator.getRooms();
for (Room room: rooms) {
if (isSuitable(room)) {
System.out.println("租到房子了，" + room.toString());
break;
}
}
}
private boolean isSuitable(Room room) {
return Math.abs(room.mPrice - mRoomPrice) < mDiffPrice
&& Math.abs(room.mArea - mRoomArea) < mDiffArea;
}
}
從上面的代碼可以看到Tenant類不僅依賴了Mediator類還頻繁的跟Room類打交道。當(dāng)Room變化時(shí)Tenant也會(huì)隨之變化，而Tenant類又與Mediator類耦合，這就出現(xiàn)了糾纏不清的關(guān)系。這個(gè)時(shí)候我們就需要分清誰(shuí)是我們的朋友了
@Test
public void ispTest() {
Tenant tenant = new Tenant(18, 2720);
Mediator mediator = new Mediator();
tenant.rentRoom(mediator);
}
private class Room {
private int mPrice;
private int mArea;
Room(int price, int area) {
mPrice = price;
mArea = area;
}
@Override
public String toString() {
return "當(dāng)前房子" +
"房?jī)r(jià)： " + mPrice +
", 房子面積： " + mArea +
'}';
}
}
// 中介
private class Mediator {
private int mDiffPrice = 10;
private int mDiffArea = 100;
List<Room> mRooms = new ArrayList<Room>();
Mediator() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
mRooms.add(new Room(15 + i, (15 + i) * 150));
}
}
private Room rent(int price, int area) {
for (Room room : mRooms) {
if (isSuitable(room, price, area)) {
System.out.println("租到房子了，" + room.toString());
return room;
}
}
return new Room(0, 0);
}
private boolean isSuitable(Room room, int price, int area) {
return Math.abs(room.mPrice - price) < mDiffPrice
&& Math.abs(room.mArea - area) < mDiffArea;
}
}
// 租客
private class Tenant {
private int mRoomPrice;
private int mRoomArea;
Tenant(int price, int area) {
mRoomPrice = price;
mRoomArea = area;
}
private void rentRoom(Mediator mediator) {
mediator.rent(mRoomPrice, mRoomArea);
}
}
這里是將Room的判斷操作移到了Mediator類中，這本該是Mediator類的職責(zé)，根據(jù)租客的設(shè)定條件查找房子，并將結(jié)果返回給租客；租客不應(yīng)該知道太多房子的細(xì)節(jié)，我們只需通過(guò)中介溝通就好，不需要跟房主等其他角色溝通，因?yàn)檫@些角色都不是我們的直接朋友?！爸慌c直接的朋友通信”能將我們從復(fù)雜的關(guān)系網(wǎng)中抽離出來(lái)，使程序耦合性更低，更穩(wěn)定；
在將迪米特法則運(yùn)用到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中時(shí)，要注意下面的幾點(diǎn)：
- 在類的劃分上，應(yīng)當(dāng)盡量創(chuàng)建松耦合的類，類之間的耦合度越低，就越有利于復(fù)用，一個(gè)處在松耦合中的類一旦被修改，不會(huì)對(duì)關(guān)聯(lián)的類造成太大波及；
- 在類的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，每一個(gè)類都應(yīng)當(dāng)盡量降低其成員變量和成員函數(shù)的訪問(wèn)權(quán)限；
- 在類的設(shè)計(jì)上，只要有可能，一個(gè)類型應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成不變類；在對(duì)其他類的引用上，一個(gè)對(duì)象對(duì)其他對(duì)象的引用應(yīng)當(dāng)降到最低。
迪米特法則的做法觀念就是類間解耦，弱耦合，只有弱耦合了以后，類的復(fù)用率才可以提高，其要求的結(jié)果就是產(chǎn)生了大量的中轉(zhuǎn)或跳轉(zhuǎn)類，導(dǎo)致的復(fù)雜性提高，同時(shí)也為維護(hù)帶來(lái)了難度，所以在采用迪米特法則時(shí)需要反復(fù)權(quán)衡，既做到讓結(jié)構(gòu)清晰，又做到高內(nèi)聚低耦合。
但是過(guò)度使用迪米特法則，也會(huì)造成系統(tǒng)的不同模塊之間的通信效率降低，使系統(tǒng)的不同模塊之間不容易協(xié)調(diào)等缺點(diǎn)。同時(shí)，因?yàn)榈厦滋胤▌t要求類與類之間盡量不直接通信，如果類之間需要通信就通過(guò)第三方轉(zhuǎn)發(fā)的方式，這就直接導(dǎo)致了系統(tǒng)中存在大量的中介類，這些類存在的唯一原因是為了傳遞類與類之間的相互調(diào)用關(guān)系，這就毫無(wú)疑問(wèn)的增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。解決這個(gè)問(wèn)題的方式是：使用依賴倒轉(zhuǎn)原則（通俗的講就是要針對(duì)接口編程，不要針對(duì)具體編程）， 這要就可以是調(diào)用方和被調(diào)用方之間有了一個(gè)抽象層，被調(diào)用方在遵循抽象層的前提下就可以自由的變化，此時(shí)抽象層成了調(diào)用方的朋友。
總結(jié)
單一職責(zé)原則告訴我們實(shí)現(xiàn)類要職責(zé)單一；
里氏替換原則告訴我們不要破壞繼承體系；
依賴倒置原則告訴我們要面向接口編程；
接口隔離原則告訴我們?cè)谠O(shè)計(jì)接口的時(shí)候要精簡(jiǎn)單一；
迪米特法則告訴我們要降低耦合。
而開(kāi)閉原則是總綱，他告訴我們要對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，對(duì)修改關(guān)閉。
最后說(shuō)明一下如何去遵守這六個(gè)原則。對(duì)于六個(gè)原則的遵守并非是和否的問(wèn)題，而是多和少的問(wèn)題，也就是說(shuō)，一般我們只會(huì)說(shuō)遵守程度是否合理，是否很好的平衡了各個(gè)原則達(dá)到一個(gè)較優(yōu)的解決方案。任何事都是過(guò)猶不及，設(shè)計(jì)模式的六個(gè)設(shè)計(jì)原則也是一樣，我們需要的是理解六個(gè)原則的思想及原因，根據(jù)實(shí)際的情況靈活的運(yùn)用他們，而不是刻意和死板的去遵守它們；
一千個(gè)讀者眼中有一千個(gè)哈姆雷特，如果大家對(duì)這六項(xiàng)原則的理解跟我有所不同或是我哪里理解錯(cuò)誤，歡迎留言，大家共同探討。文中例子源碼：請(qǐng)點(diǎn)擊這里
查考文獻(xiàn)：
- lovelion：劉偉技術(shù)博客
- 憤怒的韭菜：卡奴達(dá)摩的專欄
- Android 源碼設(shè)計(jì)模式解析與實(shí)戰(zhàn)第2版
