设计模式00-软件设计原则

为什么要使用设计模式

  • 使用设计模式能帮助我们更好地解决实际问题,经典框架都在用设计模式解决问题
  • 学习前人是如何总结经验的,把经验化为己用。例如,写出优雅的代码、重构项目
  • 培养将业务需求转换为技术实现的能力

设计模式中的设计原则在项目实践经验较少的情况下,仅凭描述很难真正领悟,需要动手去写示例代码以及项目实践中去慢慢体会、感受这些设计原则的魅力。

软件设计原则

开闭原则

开闭原则(Open-Closed Princle, OCP)是指一个软件实体,如类、模块和函数应该对扩展开放,对修改关闭。所谓的开闭,正是对扩展和修改两个行为的一个原则。强调的是用抽象构建框架,用实现扩展细节,这样可以提高软件系统的可复用性及可维护性。开闭原则是面向对象设计中最基础的设计原则,它指导我们如何建立稳定灵活的系统,例如,在进行版本迭代时,尽可能不修改源代码,而通过新增类实现添加功能。实现开闭原则的核心思想就是面向抽象编程。

单一职责原则

单一职责(Simple Responsibility Principle, SRP)是指不要存在多于一个导致类变更的原因。假设有一个Class负责两个职责,一旦发生需求变更,修改其中一个职责的逻辑,有可能导致另一个职责的功能发生故障,即这个Class种存在两个导致类变更的原因。这时正确的做法是将这两个职责分别用两个类来实现,进行解耦。这样后期需求变更维护时互不影响。这样的设计,可以降低类的复杂度,提高类的可读性,提高系统的可维护性,降低变更引起的风险。在具体实践上就是一个Class/Interface/Method只负责一项职责。

依赖倒置原则

依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle, DIP)是指设计代码结构时,高层级模块不应该依赖低层级模块,二者都应依赖其抽象。抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象。通过依赖倒置,可减少类与类之间的耦合性,提高系统的稳定性,提高代码的可读性和可维护性,并降低修改程序所造成的风险。

接口隔离原则

接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)是指用多个专门的接口,而不使用单一的总接口,客户端不应该依赖它不需要的接口。这个原则指导我们在设计接口的时候应该注意以下几点

  • 一个类对一类的依赖应该建立在最小的接口之上
  • 建立单一接口,不要建立庞大臃肿的接口
  • 尽量细化接口,接口中的方法尽量少(不是越少越好,尽可能适度)

接口隔离原则符合常说的高内聚低耦合的设计思想,从而使得类具有很好的可读性、可扩展性和可维护性。在工作实践中设计接口的时候,需要多花时间思考,要考虑业务模型,要对以后可能发生变更的地方做一定预判。因此,对于抽象,对业务模型的理解很重要。

迪米特法则(最少知道原则)

迪米特法则(Law Of Demeter, LoD)是指一个对象应该对其他对象保持最少的了解,又叫最少知道原则(Least Knowledge Principle, LKP),尽量降低类与类之间的耦合。迪米特原则主要强调“只和朋友交流,不和陌生人说话”。出现在成员变量、方法的输入、输出参数中的类都可以称之为成员朋友类,而出现在方法体内部的类不属于朋友类。

里氏替换原则

里氏替换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)是指如果对每一个类型为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都替换成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。

这个定义可以理解为,一个软件实体如果适用一个父类的话,那一定适用于其子类,所有引用父类的地方必须能透明地使用其子类的对象,子类对象能够替换父类对象,而程序逻辑不变。引申含义:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。

  • 子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法
  • 子类中可以增加自己特有的方法
  • 当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(入参)要比父类的输入参数更宽松
  • 当子类的方法实现父类的方法时(重写/重载/实现抽象方法),方法的后置条件(返回值)要比父类更严格或相同

合成复用原则

合成复用原则(Composite/Aggregate Reuse Principle, CARP)是指尽量使用对象组合(has-a)/聚合(contains-a),而不是继承达到软件复用的目的。合成复用原则使系统更加灵活,降低类与类之间的耦合度,一个类的变化对其他类造成的影响相对较少。

继承可以叫做白箱复用,相当于把所有的实现细节暴露给子类。组合/聚合可以叫做黑箱复用,对类以外的对象是无法获取到实现细节的。

总结

设计原则 解释
开闭原则 对扩展开放,对修改关闭
单一职责原则 一个类、接口、方法只做一件事
依赖倒置原则 通过抽象使各个类或者模块互不影响,实现松耦合
接口隔离原则 尽量保证接口的纯洁性,客户端不应依赖不需要的接口
迪米特法则 即最少知道原则,一个类对其所依赖的类知道的越少越好
里氏替换原则 子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能
合成复用原则 尽量使用对象组合、聚合,而不使用继承关系达到代码复用目的

设计原则是设计模式的基础。在实际开发中,并不是要求所有代码都遵循设计原则,更需要考虑技术之外的资源、时间、质量等因素,在合适的场景使用适当的设计原则,做好平衡取舍,尽可能设计出更加优雅的代码结构。