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Java 设计模式-目的和设计原则

1、序言
软件设计模式(Design pattern),又称设计模式,是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性、程序的重用性。

打个比方就像盖大厦和小木屋,当功能简单,函数和代码少时,我们能较轻松的直接上手;但如果是像大厦那样,功能复杂,需求可能变化且代码量大时,我们就不能直接上手就来,需要像建筑图纸那样提前规划设计,那设计模式就像软件(程序)的建筑图纸。

2、设计模式分类

**创建型模式:**共五种:工厂方法模式、抽象工厂模式、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、装饰器模式、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:**共十一种:策略模式、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。

3、设计模式的目的

代码可重用性 相同功能得代码,不用多次编写,降低冗余

可读性 编程规范性,便于其他程序员的阅读和理解
可扩展性 当需要增加新的功能时候,非常方便维护
可靠性 当我们增加新的功能,对原有得功能没有影响

使程序呈现高内聚 低耦合得特性 模块内部紧密,但模块之间依赖小,一者出错,不影响他者。

4、设计模式的七大原则

4.1 单一职责原则(Single Responsibility Principle)

定义:一个类只负责一个功能领域中的相应职责,而不是变成万能的

​ 优点:

  • 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,变更时必不可少的,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。

4.2 开闭原则(Open-Closed Principle, OCP)

定义:软件实体应对扩展开放,而对修改关闭。开闭原则的关键在于抽象化。在程序需要进行拓展的时候,不能去修改原有的代码,实现一个热插拔的效果。简单来说:就是为了使程序的扩展性好,易于维护和升级。

4.3里氏代换原则(Liskov Substitution Principle)

定义:所有引用基类对象的地方能够透明地使用其子类的对象【子类不应该覆盖父类的非抽象方法】。里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一,需要注意以下几点:

(1)子类的所有方法必须在父类中声明,或子类必须实现父类中声明的所有方法。

(2)尽量把父类设计为抽象类或者接口,让子类继承父类或实现父接口,并实现在父类中声明的方法。

(3)子类不应该覆盖父类的非抽象方法(可以重载,但一定要调父类的方法)

4.4 依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle, DIP)

定义:抽象不应该依赖于细节,细节应该依赖于抽象。是开闭原则的基础。【可以通过依赖注入的方式实现】,依赖注入是指当一个对象要与其他对象发生依赖关系时,通过抽象来注入所依赖的对象。常用的注入方式有三种,分别是:构造注入,设值注入(Setter注入)和接口注入。

(1)构造注入是指通过构造函数来传入具体类的对象。

(2)设值注入是指通过Setter方法来传入具体类的对象。

(3)接口注入是指通过在接口中声明的业务方法来传入具体类的对象。

这些方法在定义时使用的是抽象类型,在运行时再传入具体类型的对象,由子类对象来覆盖父类对象。

开闭原则是目标,里氏代换原则是基础,依赖倒转原则是手段。

4.5 接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)

定义:使用多个专门的接口,而不使用单一的总接口。【需要把控好接口的粒度】

注意事项:

1)在使用接口隔离原则时,我们需要注意控制接口的粒度

(2)接口不能太小。如果太小会导致系统中接口泛滥,不利于维护;

(3)接口也不能太大。太大的接口将违背接口隔离原则,灵活性较差,使用起来很不方便。

一般而言,接口中仅包含为某一类用户定制的方法即可,不应该强迫客户依赖于那些它们不用的方法。

4.6合成复用原则(Composite Reuse Principle, CRP)

定义:复用时要尽量使用组合/聚合关系(关联关系),少用继承。

通过继承来进行复用的主要问题在于继承复用会破坏系统的封装性。因为继承会将基类的实现细节暴露给子类,由于基类的内部细节通常对子类来说是可见的,所以这种复用又称“白箱”复用,如果基类发生改变,那么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。

一般而言,如果两个类之间是“Has-A”的关系应使用组合或聚合,如果是“Is-A”关系可使用继承。“Is-A"是严格的分类学意义上的定义,意思是一个类是另一个类的"一种”;而"Has-A"则不同,它表示某一个角色具有某一项责任。

4.7 迪米特法则(最少知道)(Law of Demeter, LoD)

定义:一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用,使得系统功能模块相对独立。

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