目录
- 概述
- 设计模式目的
- 设计模式七大原则
- 单一职责原则
- 接口隔离原则
- 依赖倒转(倒置)原则
- 里氏替换原则
- 开闭原则
- 迪米特法则
- 合成复用原则
- 总结
- 设计模式总览
- 关联关系
- 创建型
- 结构型
- 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:
- 代码重用性(相同功能的代码,不用多次编写)
- 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
- 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)
- 可靠性(即:当我们增加新的功能后,对原来的功能没有影响)
- 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
- 降低类的复杂度,一个类只负责一项职责
- 提高类的可读性,可维护性
- 降低变更引起的风险
- 逻辑足够简单时,才可以在代码级违反单一职责原则
- 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:类结构模式与对象结构模式
- 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