设计模式常用的七大原则有:
1) 单一职责原则
2) 接口隔离原则
3) 依赖倒转(倒置)原则
4) 里氏替换原则
5) 开闭原则
6) 迪米特法则
7) 合成复用原则
1.单一职责原则
对类来说的，即一个类应该只负责一项职责。如类A负责两个不同职责：职责1，职责2。 当职责1需求变更而改变A时，可能造成职责2执行错误，所以需要将类A的粒度分解为 A1，A2
不遵循单一职责
代码演示
package com.wang.principle.singleresponsibility;
public class SingleResponsibility {
public static void main(String[] args) {
Vehicle vehicle = new Vehicle();
vehicle.run("汽车");
vehicle.run("火车");
vehicle.run("飞机");
}
}
class Vehicle{
public void run(String s)
{
System.out.println(s+"正在公路上跑。。。");
}
}
结果：
汽车正在公路上跑。。。
火车正在公路上跑。。。
飞机正在公路上跑。。。
显然飞机在公路上跑不符合
解决办法，一个类只负责一项职责
package com.wang.principle.singleresponsibility;
public class SingleResponsibility2 {
public static void main(String[] args) {
RoadVehicle roadVehicle = new RoadVehicle();
roadVehicle.run("汽车");
WaterVehicle waterVehicle = new WaterVehicle();
waterVehicle.run("轮船");
AirVehicle airVehicle = new AirVehicle();
airVehicle.run("飞机");
}
}
class RoadVehicle{
public void run(String s)
{
System.out.println(s+"正在公路上跑。。。");
}
}
class WaterVehicle{
public void run(String s)
{
System.out.println(s+"正在水里跑。。。");
}
}
class AirVehicle{
public void run(String s)
{
System.out.println(s+"正在天空上跑。。。");
}
}
或者一个方法负责一个职责
package com.wang.principle.singleresponsibility;
public class SingleResponsibility3 {
public static void main(String[] args) {
Vehicle2 vehicle2 = new Vehicle2();
vehicle2.runRoad("汽车");
vehicle2.runAir("飞机");
vehicle2.runWater("轮船");
}
}
class Vehicle2{
public void runRoad(String s)
{
System.out.println(s+"正在公路上跑。。。");
}
public void runAir(String s)
{
System.out.println(s+"正在天空跑。。。");
}
public void runWater(String s)
{
System.out.println(s+"正在水上跑。。。");
}
}
单一职责原则注意事项和细节 1) 降低类的复杂度，一个类只负责一项职责。 2) 提高类的可读性，可维护性 3) 降低变更引起的风险 4) 通常情况下，我们应当遵守单一职责原则，只有逻辑足够简单，才可以在代码级违 反单一职责原则；只有类中方法数量足够少，可以在方法级别保持单一职责原则
2) 接口隔离原则
客户端不应该依赖它不需要的接 口，即一个类对另一个类的依赖 应该建立在最小的接口上
上图类A通过接口Interface1依赖类B，类C通过 接口Interface1依赖类D，如果接口 Interface1对于类A和类C来说不是最小接口， 那么类B和类D必须去实现他们不需要的方 法。
实例代码
package com.wang.principle.segregation;
public class Segregation1 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
a.depend1(new B());
a.depend2(new B());
a.depend3(new B());
}
}
//接口
interface Interface1 {
void operation1();
void operation2();
void operation3();
void operation4();
void operation5();
}
class B implements Interface1 {
public void operation1() {
System.out.println("B 实现了 operation1");
}
public void operation2() {
System.out.println("B 实现了 operation2");
}
public void operation3() {
System.out.println("B 实现了 operation3");
}
public void operation4() {
System.out.println("B 实现了 operation4");
}
public void operation5() {
System.out.println("B 实现了 operation5");
}
}
class D implements Interface1 {
public void operation1() {
System.out.println("D 实现了 operation1");
}
public void operation2() {
System.out.println("D 实现了 operation2");
}
public void operation3() {
System.out.println("D 实现了 operation3");
}
public void operation4() {
System.out.println("D 实现了 operation4");
}
public void operation5() {
System.out.println("D 实现了 operation5");
}
}
class A { //A 类通过接口Interface1 依赖(使用) B类，但是只会用到1,2,3方法
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend2(Interface1 i) {
i.operation2();
}
public void depend3(Interface1 i)
{
i.operation3();
}
}
class C { //C 类通过接口Interface1 依赖(使用) D类，但是只会用到1,4,5方法
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend4(Interface1 i) {
i.operation4();
}
public void depend5(Interface1 i) {
i.operation5();
}
}
解决方法
将接口Interface1拆分为独立的几个接口， 类A和类C分别与他们需要的接口建立依赖 关系。也就是采用接口隔离
1) 类A通过接口Interface1依赖类B，类C通过接口Interface1依赖类D，如果接口 Interface1对于类A和类C来说不是最小接口，那么类B和类D必须去实现他们不 需要的方法
2) 将接口Interface1拆分为独立的几个接口，类A和类C分别与他们需要的接口建立 依赖关系。也就是采用接口隔离原则
3) 接口Interface1中出现的方法，根据实际情况拆分为三个接口
4) 代码实现
package com.wang.principle.segregation.improve;
public class Segregation1 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
a.depend1(new B());
a.depend2(new B());
a.depend3(new B());
C c = new C();
c.depend1(new D());
c.depend4(new D());
c.depend5(new D());
}
}
//接口
interface Interface1 {
void operation1();
}
interface Interface2 {
void operation2();
void operation3();
}
interface Interface3 {
void operation4();
void operation5();
}
class B implements Interface1, Interface2 {
public void operation1() {
System.out.println("B 实现了 operation1");
}
public void operation2() {
System.out.println("B 实现了 operation2");
}
public void operation3() {
System.out.println("B 实现了 operation3");
}
}
class D implements Interface1, Interface3 {
public void operation1() {
System.out.println("D 实现了 operation1");
}
public void operation4() {
System.out.println("D 实现了 operation4");
}
public void operation5() {
System.out.println("D 实现了 operation5");
}
}
class A { //A 类通过接口Interface1 依赖(使用) B类，但是只会用到1,2,3方法
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend2(Interface2 i) {
i.operation2();
}
public void depend3(Interface2 i) {
i.operation3();
}
}
class C { //C 类通过接口Interface1 依赖(使用) D类，但是只会用到1,4,5方法
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend4(Interface3 i) {
i.operation4();
}
public void depend5(Interface3 i) {
i.operation5();
}
}
3.依赖倒转原则
依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)是指：
1) 高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象
2) 抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象
3) 依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
4) 依赖倒转原则是基于这样的设计理念：相对于细节的多变性，抽象的东西要稳定的 多。以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础的架构要稳定的多。在java中，抽象 指的是接口或抽象类，细节就是具体的实现类
5) 使用接口或抽象类的目的是制定好规范，而不涉及任何具体的操作，把展现细节的 任务交给他们的实现类去完成
应用实例
程完成Person 接收消息 的功能。
package com.wang.principle.inversion;
public class DependecyInversion {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
}
}
class Email {
public String getInfo() {
return "电子邮件信息: hello,world";
}
}
class Person {
public void receive(Email email ) {
System.out.println(email.getInfo());
}
}
相对来说功能不易扩展
改进 面向接口编程
package com.wang.principle.inversion.improve;
public class DependecyInversion {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
person.receive(new WeChat());
}
}
//定义接口
interface IReceiver {
public String getInfo();
}
class Email implements IReceiver{
public String getInfo() {
return "电子邮件信息: hello,world";
}
}
class WeChat implements IReceiver{
public String getInfo() {
return "微信信息: hello,world";
}
}
class Person {
public void receive(IReceiver iReceiver) {
System.out.println(iReceiver.getInfo());
}
}
依赖关系传递的三种方式和应用案例
1) 接口传递
2) 构造方法传递
3) setter方式传递
应用案例代码
package com.wang.principle.inversion.improve;
public class DependencyPass {
public static void main(String[] args) {
//方式1： 通过接口传递实现依赖
// ChangHong changHong = new ChangHong();
// OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
// openAndClose.open(changHong);
//--------------------------------------------------
// 方式2: 通过构造方法依赖传递
// ChangHong changHong = new ChangHong();
// OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose(changHong);
// openAndClose.open();
//--------------------------------------------------
// 方式3 , 通过setter方法传递
ChangHong changHong = new ChangHong();
OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
openAndClose.setTv(changHong);
openAndClose.open();
}
}
// 方式1： 通过接口传递实现依赖
// 开关的接口
// interface IOpenAndClose {
// public void open(ITV tv); //抽象方法,接收接口
// }
//
// interface ITV { //ITV接口
// public void play();
// }
// class ChangHong implements ITV {
//
// @Override
// public void play() {
// // TODO Auto-generated method stub
// System.out.println("长虹电视机，打开");
// }
//
// }
//// 实现接口
// class OpenAndClose implements IOpenAndClose{
// @Override
// public void open(ITV tv){
// tv.play();
// }
// }
//--------------------------------------------------
// 方式2: 通过构造方法依赖传递
// interface IOpenAndClose {
// public void open(); //抽象方法
// }
// interface ITV { //ITV接口
// public void play();
// }
//
//
//
// class ChangHong implements ITV {
//
// @Override
// public void play() {
// // TODO Auto-generated method stub
// System.out.println("长虹电视机，打开");
// }
//
// }
// class OpenAndClose implements IOpenAndClose{
// public ITV tv; //成员
// public OpenAndClose(ITV tv){ //构造器
// this.tv = tv;
// }
// @Override
// public void open(){
// this.tv.play();
// }
// }
// 方式3 , 通过setter方法传递
interface IOpenAndClose {
public void open(); // 抽象方法
public void setTv(ITV tv);
}
interface ITV { // ITV接口
public void play();
}
class OpenAndClose implements IOpenAndClose {
private ITV tv;
public void setTv(ITV tv) {
this.tv = tv;
}
public void open() {
this.tv.play();
}
}
class ChangHong implements ITV {
@Override
public void play() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("长虹电视机，打开");
}
}
依赖倒转原则的注意事项和细节
1) 低层模块尽量都要有抽象类或接口，或者两者都有，程序稳定性更好.
2) 变量的声明类型尽量是抽象类或接口, 这样我们的变量引用和实际对象间，就存在 一个缓冲层，利于程序扩展和优化
3) 继承时遵循里氏替换原则
4.里氏替换原则
基本介绍
1) 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)在1988年，由麻省理工学院的以为姓里 的女士提出的。
2) 如果对每个类型为T1的对象o1，都有类型为T2的对象o2，使得以T1定义的所有程序 P在所有的对象o1都代换成o2时，程序P的行为没有发生变化，那么类型T2是类型T1 的子类型。换句话说，所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
3) 在使用继承时，遵循里氏替换原则，在子类中尽量不要重写父类的方法
4) 里氏替换原则告诉我们，继承实际上让两个类耦合性增强了，在适当的情况下，可 以通过聚合，组合，依赖 来解决问题。
代码演示
package com.wang.principle.liskov; public class Liskov { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub A a = new A(); System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3)); System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8)); System.out.println("-----------------------"); B b = new B(); System.out.println("11-3=" + b.func1(11, 3));//这里本意是求出11-3 System.out.println("1-8=" + b.func1(1, 8));// 1-8 System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3)); } } // A类 class A { // 返回两个数的差 public int func1(int num1, int num2) { return num1 - num2; } } // B类继承了A // 增加了一个新功能：完成两个数相加,然后和9求和 class B extends A { //这里，重写了A类的方法, 可能是无意识 public int func1(int a, int b) { return a + b; } public int func2(int a, int b) { return func1(a, b) + 9; } }
结果：
11-3=8
1-8=-7
-----------------------
11-3=14
1-8=9
11+3+9=23
解决方法 1) 我们发现原来运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B无意中重写了父类的 方法，造成原有功能出现错误。在实际编程中，我们常常会通过重写父类的方法完 成新的功能，这样写起来虽然简单，但整个继承体系的复用性会比较差。特别是运 行多态比较频繁的时候
2) 通用的做法是：原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原有的继承关系去掉， 采用依赖，聚合，组合等关系代替.
里氏替换原则改进后
package com.wang.principle.liskov.improve; public class Liskov { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub A a = new A(); System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3)); System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8)); System.out.println("-----------------------"); B b = new B(); //因为B类不再继承A类，因此调用者，不会再func1是求减法 //调用完成的功能就会很明确 System.out.println("11+3=" + b.func1(11, 3));//这里本意是求出11+3 System.out.println("1+8=" + b.func1(1, 8));// 1+8 System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3)); //使用组合仍然可以使用到A类相关方法 System.out.println("11-3=" + b.func3(11, 3));// 这里本意是求出11-3 } } //创建一个更加基础的基类 class Base { //把更加基础的方法和成员写到Base类 } // A类 class A extends Base { // 返回两个数的差 public int func1(int num1, int num2) { return num1 - num2; } } // B类继承了A // 增加了一个新功能：完成两个数相加,然后和9求和 class B extends Base { //如果B需要使用A类的方法,使用组合关系 private A a = new A(); //这里，重写了A类的方法, 可能是无意识 public int func1(int a, int b) { return a + b; } public int func2(int a, int b) { return func1(a, b) + 9; } //我们仍然想使用A的方法 public int func3(int a, int b) { return this.a.func1(a, b); } }
结果：
11-3=8
1-8=-7
-----------------------
11+3=14
1+8=9
11+3+9=23
11-3=8
5.开闭原则
基本介绍
1) 开闭原则（Open Closed Principle）是编程中最基础、最重要的设计原则
2) 一个软件实体如类，模块和函数应该对扩展开放(对提供方)，对修改关闭(对使用 方)。用抽象构建框架，用实现扩展细节。
3) 当软件需要变化时，尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化，而不是通过修改已 有的代码来实现变化。
4) 编程中遵循其它原则，以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则。
开闭原则
请先看方式1代码
package com.wang.principle.ocp; public class Ocp { public static void main(String[] args) { //使用看看存在的问题 GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor(); graphicEditor.drawShape(new Rectangle()); graphicEditor.drawShape(new Circle()); graphicEditor.drawShape(new Triangle()); } } //这是一个用于绘图的类 [使用方] class GraphicEditor { //接收Shape对象，然后根据type，来绘制不同的图形 public void drawShape(Shape s) { if (s.m_type == 1) drawRectangle(s); else if (s.m_type == 2) drawCircle(s); else if (s.m_type == 3) drawTriangle(s); } //绘制矩形 public void drawRectangle(Shape r) { System.out.println(" 绘制矩形 "); } //绘制圆形 public void drawCircle(Shape r) { System.out.println(" 绘制圆形 "); } //绘制三角形 public void drawTriangle(Shape r) { System.out.println(" 绘制三角形 "); } } //Shape类，基类 class Shape { int m_type; } class Rectangle extends Shape { Rectangle() { super.m_type = 1; } } class Circle extends Shape { Circle() { super.m_type = 2; } } //新增画三角形 class Triangle extends Shape { Triangle() { super.m_type = 3; } }
方式1的优缺点
1) 优点是比较好理解，简单易操作。
2) 缺点是违反了设计模式的ocp原则，即对扩展开放(提供方)，对修改关闭(使用方)。 即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码.
3) 比如我们这时要新增加一个图形种类 三角形修改的地方 较多
方式1的改进的思路分析
改进的思路分析
思路：把创建Shape类做成抽象类，并提供一个抽象的draw方法，让子类去实现即可， 这样我们有新的图形种类时，只需要让新的图形类继承Shape，并实现draw方法即可， 使用方的代码就不需要修 -> 满足了开闭原则
方式2的设计方案: 定义一个Shape抽象类。
解决代码
package com.wang.principle.ocp.improve; public class Ocp { public static void main(String[] args) { //使用看看存在的问题 GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor(); graphicEditor.drawShape(new Rectangle()); graphicEditor.drawShape(new Circle()); graphicEditor.drawShape(new Triangle()); graphicEditor.drawShape(new OtherGraphic()); } } //这是一个用于绘图的类 [使用方] class GraphicEditor { //接收Shape对象，调用draw方法 public void drawShape(Shape s) { s.draw(); } } //Shape类，基类 abstract class Shape { int m_type; public abstract void draw();//抽象方法 } class Rectangle extends Shape { Rectangle() { super.m_type = 1; } @Override public void draw() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 绘制矩形 "); } } class Circle extends Shape { Circle() { super.m_type = 2; } @Override public void draw() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 绘制圆形 "); } } //新增画三角形 class Triangle extends Shape { Triangle() { super.m_type = 3; } @Override public void draw() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 绘制三角形 "); } } //新增一个图形 class OtherGraphic extends Shape { OtherGraphic() { super.m_type = 4; } @Override public void draw() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 绘制其它图形 "); } }
从方式2看，代码满足了ocp原则
6.迪米特法则
基本介绍
1) 一个对象应该对其他对象保持最少的了解
2) 类与类关系越密切，耦合度越大
3) 迪米特法则(Demeter Principle)又叫最少知道原则，即一个类对自己依赖的类知道的 越少越好。也就是说，对于被依赖的类不管多么复杂，都尽量将逻辑封装在类的内 部。对外除了提供的public 方法，不对外泄露任何信息
4) 迪米特法则还有个更简单的定义：只与直接的朋友通信
5) 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，我们称出现成员变量，方法参数，方法返回值中的类为直接的朋友，而 出现在局部变量中的类不是直接的朋友。也就是说，陌生的类最好不要以局部变量 的形式出现在类的内部
应用实例：
1) 有一个学校，下属有各个学院和 总部，现要求打印出学校总部员 工ID和学院员工的id
2) 编程实现上面的功能, 看代码演示
package com.wang.principle.demeter; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Demeter1 { public static void main(String[] args) { //创建了一个 SchoolManager 对象 SchoolManager schoolManager = new SchoolManager(); //输出学院的员工id 和 学校总部的员工信息 schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager()); } } //学校总部员工类 class Employee { private String id; public void setId(String id) { this.id = id; } public String getId() { return id; } } //学院的员工类 class CollegeEmployee { private String id; public void setId(String id) { this.id = id; } public String getId() { return id; } } //管理学院员工的管理类 class CollegeManager { //返回学院的所有员工 public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() { List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>(); for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了10个员工到 list CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee(); emp.setId("学院员工id= " + i); list.add(emp); } return list; } } //学校管理类 //分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager //CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类，这样违背了 迪米特法则 class SchoolManager { //返回学校总部的员工 public List<Employee> getAllEmployee() { List<Employee> list = new ArrayList<Employee>(); for (int i = 0; i < 5; i++) { //这里我们增加了5个员工到 list Employee emp = new Employee(); emp.setId("学校总部员工id= " + i); list.add(emp); } return list; } //该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id) void printAllEmployee(CollegeManager sub) { //分析问题 //1. 这里的 CollegeEmployee 不是 SchoolManager的直接朋友 //2. CollegeEmployee 是以局部变量方式出现在 SchoolManager //3. 违反了 迪米特法则 //获取到学院员工 List<CollegeEmployee> list1 = sub.getAllEmployee(); System.out.println("------------学院员工------------"); for (CollegeEmployee e : list1) { System.out.println(e.getId()); } //获取到学校总部员工 List<Employee> list2 = this.getAllEmployee(); System.out.println("------------学校总部员工------------"); for (Employee e : list2) { System.out.println(e.getId()); } } }
应用实例改进
1) 前面设计的问题在于SchoolManager中，CollegeEmployee类并不是 SchoolManager类的直接朋友 (分析)
2) 按照迪米特法则，应该避免类中出现这样非直接朋友关系的耦合
3) 对代码按照迪米特法则 进行改进.
package com.wang.principle.demeter.improve; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Demeter1 { public static void main(String[] args) { //创建了一个 SchoolManager 对象 SchoolManager schoolManager = new SchoolManager(); //输出学院的员工id 和 学校总部的员工信息 schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager()); } } //学校总部员工类 class Employee { private String id; public void setId(String id) { this.id = id; } public String getId() { return id; } } //学院的员工类 class CollegeEmployee { private String id; public void setId(String id) { this.id = id; } public String getId() { return id; } } //管理学院员工的管理类 class CollegeManager { //返回学院的所有员工 public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() { List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>(); for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了10个员工到 list CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee(); emp.setId("学院员工id= " + i); list.add(emp); } return list; } //输出学院员工的信息 public void printEmployee() { //获取到学院员工 List<CollegeEmployee> list1 = getAllEmployee(); System.out.println("------------学院员工------------"); for (CollegeEmployee e : list1) { System.out.println(e.getId()); } } } //学校管理类 //分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager //CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类，这样违背了 迪米特法则 class SchoolManager { //返回学校总部的员工 public List<Employee> getAllEmployee() { List<Employee> list = new ArrayList<Employee>(); for (int i = 0; i < 5; i++) { //这里我们增加了5个员工到 list Employee emp = new Employee(); emp.setId("学校总部员工id= " + i); list.add(emp); } return list; } //该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id) void printAllEmployee(CollegeManager sub) { sub.printEmployee(); //获取到学校总部员工 List<Employee> list2 = this.getAllEmployee(); System.out.println("------------学校总部员工------------"); for (Employee e : list2) { System.out.println(e.getId()); } } }
迪米特法则注意事项和细节
1) 迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
2) 但是注意：由于每个类都减少了不必要的依赖，因此迪米特法则只是要求降低 类间(对象间)耦合关系， 并不是要求完全没有依赖关系
7.合成复用原则（Composite Reuse Principle）
原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承
设计原则核心思想
1) 找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代 码混在一起。
2) 针对接口编程，而不是针对实现编程。
3) 为了交互对象之间的松耦合设计而努力
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