目录

  1. 概述
  2. 设计模式目的
  3. 设计模式七大原则
    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
    8. 总结
  4. 设计模式总览
  5. 关联关系
  6. 创建型
  7. 结构型
  8. 附录

概述

🎯模式是在某情境(context)下,针对某问题的某种解决方案

  • 情境是应用某个模式的情况,这应该是会不断出现的情况
  • 问题是想在某情境下达到的目标,但也可以是某情境下的约束
  • 解决方案是开发者所追求的:一个通用的设计,用来解决约束,达到目标

设计模式(Design Pattern)是对软件设计中普遍存在(反复出现)的各种问题,所提出的解决方案.使用设计模式是为了可重用代码(拥抱变化)保证项目的维护性(可读性、规范性)

设计模式目的

在编写程序时,总是需要面临如下的问题(耦合性内聚性可维护性可扩展性重用性灵活性),设计模式为了让程序(软件),具有如下更好的特点:

  1. 代码重用性(相同功能的代码,不用多次编写)
  2. 可读性(即:编程规范性,方便其他编程人员的阅读和理解),增加公用词汇库
  3. 可扩展性(即:当需要增加新的功能时,非常的方便,称为可维护)
  4. 可靠性(即:当我们增加新的功能后,对原来的功能没有影响)
  5. 使程序呈现高内聚,低耦合的特性

设计模式七大原则

✨设计模式原则,就是程序员在编程时,应当遵守的原则,也是各种设计模式的基础(即:设计模式为什么这样设计的依据

Head First 中更为通俗的描述如下:

单一职责原则

对类而言,每一个类只负责一项职责,即:每个类只负责一个功能,避免一个类过于臃肿

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

🎶 单一职责注意要点

  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. 逻辑足够简单时,才可以在代码级违反单一职责原则
  5. 类中方法数量足够少时,可以在方法级别保持单一职责原则

接口隔离原则

一个类对另一个类的依赖应当建立在最小接口上,各个类建立自己的专用接口,而不是建立万能接口

如果按照上面类图实现程序,被依赖的类不得不去实现/重写那些原本不需要的类,造成程序的过度冗余

💡将接口interface1拆分为独立的几个接口(这里拆分成三个接口),类 A 和类 C 分别与它们需要的接口建立依赖关系

依赖倒转(倒置)原则

依赖倒置原则是基于这样的设计理念:相对于细节的多变性,抽象更加稳定不变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。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,把展现出来细节的任务交给他们的实现类去完成

🎶依赖倒置原则注意要点

  • 高层模块不应该依赖底层模块,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
  • 依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
  • 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
  • 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

💡面向接口编程,而不是面向实现编程,Spring 框架中的 IoC 容器的核心就是这一原则。

里氏替换原则

🤔面向对象编程中的继承性的思考和说明

  • 继承包含了这样一层含义:父类中凡是已经实现好的方法,实际上是在设定规范和契约,虽然它不强制要求所有的子类必须遵循这样的契约,但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改,就会对整个继承体系造成破坏

  • 继承在给程序设计带来便利的同时,也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性,程序的可移植性降低,增加对象间的耦合性,如果一个类被其他的类所继承,则当这个类需要修改时,必须考虑到所有的子类,并且父类修改后,所有涉及到子类的功能都有可能产生故障

❓在编程中,如何正确的使用继承?

使用里氏替换原则可以保证程序的继承体系,里氏替换原则是: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。

遵循里氏替换原则,在子类中尽量不要重写父类的方法「 继承父类而不去改变父类 」。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、依赖来解决这个问题 「 多用组合,少用继承

开闭原则

开闭原则 (Open Closed Principle) 是编程中最基础、最重要的设计原则。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。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。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

💡当增加一个新的需求时,应该扩展现有类,而不是修改已有类,合成复用原则、里氏替换原则相辅相成,都是开闭原则的具体实现规范

迪米特法则

一个对象应该对其他对象保持最少的了解,这是因为类与类关系越密切,耦合度越大。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。简单的理解就是,每个类只与直接的朋友通信

❓什么是一个类的直接朋友?

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

🎶迪米特法则注意事项和细节

迪米特法则的核心是降低类之间的耦合关系。需要注意的是:迪米特法则只是要求耦合关系,而不是要求完全没有依赖关系,并且过度使用迪米特法则会使系统产生大量的中介类,从而增加系统的复杂性,使模块之间的通信效率降低

合成复用原则

合成复用原则又叫组合/聚合复用原则(Composition/Aggregate Reuse Principle,CARP),目的是:尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承的方式来增加两个类的依赖关系。即就是,软件复用时,尽量使用合成/聚合(has a)的方式,而不是使用继承(is a)

如果仅仅是为了让 B 去使用 A 的方法,使用继承会让 B 与 A 之间的耦合性增强

总结

开发程序小总结

  • 只要是对象,最开始就要判断对象是否为null
  • 如果程序出错,就应当让程序尽早体现出来
  • 如果程序传入的参数在三个以内,就传入相应的参数,否则就传入这些参数的共同对象
  • 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
  • 针对接口编程,而不是针对实现编程
  • 为了交互对象之间的松耦合设计而努力

设计模式总览

设计模式是遵守设计原则,在软件开发中发现的重复编码模式,目前存在非常多的设计模式,更好的分类能够加深对模式的理解。Gof 将模式分成三个不同的类目:创建型、行为型和结构型,具体的分类细节如下:

✨各种类目间的功能

  • 创建型模式涉及到将对象实例化,这类模式都是提供一个方法,将客户从所需要实例化的对象中解耦
  • 只要是行为型模式,都涉及到类和对象如何交互及分配职责
  • 结构型模式可以让你把类或对象组合到更大的结构中

🎶怎么将模式分类并不重要,重要的是了解这些模式和各种分类间的关系

关联关系

各种模式之间的关联关系如下:

创建型

创建型模式主要负责项目中对象的创建,一共拥有如下五类:

✨创建型模式的特点就是将对象的创建和使用分离,关注怎样创建出对象,并在创建对象的过程中尽力降低系统的耦合度

结构型

结构型模式关注于 「 如何组合对象/类 」,具体可以分为:类结构模式对象结构模式

  • 类结构模式关心多个类之间的组合关系,通常采用继承机制组合接口实现
  • 对象结构模式关心类与对象的组合,通过关联关系再一个类中定义另一个类的实例对象(组合)方式完成

根据合成复用原则,「 在系统尽量使用关联关系来替代继承关系 」,因此大部分结构性模式都是对象结构型模式

附录

Java 设计模式 Overview
HeadFirst 设计模式