设计模式
设计模式（design pattern）是对软件设计模式中普遍存在的各种问题所提出的解决方案。是从建筑设计领域引入到计算机科学的。
目的
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代码重用性：相同功能的代码，不用多次编写
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可读性：编程规范性，便于其他程序员的阅读和理解
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可扩展性：需要新增功能时非常方便，也称为可维护性
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可靠性：新增的佳能对原来的功能不会造成影响
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高内聚、低耦合：模块内部紧密，模块之间隔离
七大原则
设计模式原则，其实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)
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单一职责原则
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接口隔离原则
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依赖倒转（倒置）原则
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里氏替换原则
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开闭原则 ocp
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迪米特原则
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合成服用原则
单一职责原则
用一句话来说就是：一个类应该只负责一项职责
示例
/*
* 单一职责模式Demo
*/
public class SimpleResponsibility1 {
public static void main(String[] args) {
Vehicle vehicle = new Vehicle();
vehicle.run("摩托车");
vehicle.run("汽车");
vehicle.run("飞机");
vehicle.run("轮船");
}
}
// 交通工具
class Vehicle{
// 跑的方法
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle+" 在公共路上运行...");
}
}结果
摩托车 在公共路上运行...
汽车 在公共路上运行...
飞机 在公共路上运行...
轮船 在公共路上运行...
从输入结果来看显然是不对的，需要对 Vehicle 类进行修改
改进1
public class SimpleResponsibility2 {
public static void main(String[] args) {
RunVehicle runVehicle = new RunVehicle();
runVehicle.run("摩托车");
runVehicle.run("汽车");
AirVehicle airVehicle = new AirVehicle();
airVehicle.run("飞机");
WaiterVehicle waiterVehicle = new WaiterVehicle();
waiterVehicle.run("轮船");
}
}
//公路交通工具
class RunVehicle{
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle+" 在公共路上运行...");
}
}
//飞行交通工具
class AirVehicle{
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle+" 在天上运行...");
}
}
//水路交通工具
class WaiterVehicle{
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle+" 在水中运行...");
}
}结果
摩托车 在公共路上运行...
汽车 在公共路上运行...
飞机 在天上运行...
轮船 在水中运行...
输入的结果是正确的，也符合单一指责模式，但是对于这种需求的话还是有点问题，改动太大，将类分解，同时需要修改客户端。
改进2
public class SimpleResponsibility3 {
public static void main(String[] args) {
Vehicle2 vehicle2 = new Vehicle2();
vehicle2.runRoad("摩托车");
vehicle2.runRoad("汽车");
vehicle2.runAir("飞机");
vehicle2.runWaiter("轮船");
}
}
class Vehicle2 {
public void runRoad(String vehicle) {
System.out.println(vehicle+" 在公共路上运行...");
}
public void runAir(String vehicle) {
System.out.println(vehicle+" 在天上运行...");
}
public void runWaiter(String vehicle) {
System.out.println(vehicle+" 在水中运行...");
}
}结果
摩托车 在公共路上运行...
汽车 在公共路上运行...
飞机 在天上运行...
轮船 在水中运行...结果同样是正确的，这样做的好处就是没有对原来的类进行大的修改，只是增加了方法，虽然在类的级别没有符合单一职责原则，但是在方法的级别符合单一职责原则
注意事项
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降低类的负责度，一个类只负责一项原则
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提高类的可读性、可维护性
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降低变更带来的风险
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通常情况下，我们应该遵守单一职责原则，只有逻辑足够简单，才可以在代码级违反单一职责原则：只有类中的方法数量足够少，可以在方法级别保持单一职责原则。
接口隔离原则
接口隔离原则(Interface Segregation Principle)，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
示例
public class Segregation1{
}
//接口
interface Interface1{
void operation1();
void operation2();
void operation3();
}
class B implements Interface1{
@Override
public void operation1() {
System.out.println("B 实现了 operation1");
}
@Override
public void operation2() {
System.out.println("B 实现了 operation2");
}
@Override
public void operation3() {
System.out.println("B 实现了 operation3");
}
}
class D implements Interface1{
@Override
public void operation1() {
System.out.println("D 实现了 operation1");
}
@Override
public void operation2() {
System.out.println("D 实现了 operation2");
}
@Override
public void operation3() {
System.out.println("D 实现了 operation3");
}
}
class A{
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend2(Interface1 i) {
i.operation2();
}
}
class C{
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend3(Interface1 i) {
i.operation3();
}
}通过分析 UML 图，我们可以发现A类只依赖于B类的1,3方法，同时C类只依赖于D类的2,3方法，但是B类和C类都把Interface1中的1,2,3方法都实现了，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。
根据接口隔离原则，应该将Interface1接口拆分成三个接口，类A和类C分别与他们需要接口建立依赖关系。
改进
/*
* 接口隔离原则Demo
*/
public class Segregation2{
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
a.depend1(new B());
a.depend2(new B());
C c = new C();
c.depend1(new D());
c.depend3(new D());
}
}
//接口1
interface Interface1{
void operation1();
}
//接口2
interface Interface2{
void operation2();
}
//接口3
interface Interface3{
void operation3();
}
class B implements Interface1,Interface2{
@Override
public void operation1() {
System.out.println("B 实现了 operation1");
}
@Override
public void operation2() {
System.out.println("B 实现了 operation2");
}
}
class D implements Interface1,Interface3{
@Override
public void operation1() {
System.out.println("D 实现了 operation1");
}
@Override
public void operation3() {
System.out.println("D 实现了 operation3");
}
}
class A{
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend2(Interface2 i) {
i.operation2();
}
}
class C{
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend3(Interface3 i) {
i.operation3();
}
}结果
B 实现了 operation1
B 实现了 operation2
D 实现了 operation1
D 实现了 operation3
依赖倒转原则
依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)是指：
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高层模块不应该 依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象
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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
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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
-
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
示例
public class DependecyInversion1 {
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：你好";
}
}
// Person 接受消息的功能
class Person{
public void receive(Email email) {
System.out.println(email.getInfo());
}
}结果
电子邮件信息：你好
从功能角度来看是完全没有问题的，但是现在如果加需求Person可以接受微信消息，那么他的弊端就体现出来了，需要新增Person类的接受方法。
解决思路：引入一个抽象的接口Receiver,表示接收者,这样Person类与接口Receiver发生依赖因为Email, WeiXin等等属于接收的范围，他们各自实现Receiver接口就行了，这样我们就符号依赖倒转原则
改进
public class DependecyInversion2 {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
person.receive(new WeiXin());
}
}
//定义接口，接受消息
interface Receiver{
public String getInfo();
}
class Email implements Receiver{
@Override
public String getInfo() {
return "电子邮件信息：你好";
}
}
class WeiXin implements Receiver{
@Override
public String getInfo() {
return "微信信息：你好";
}
}
// Person 接受消息的功能
class Person{
public void receive(Receiver receiver) {
System.out.println(receiver.getInfo());
}
}结果
电子邮件信息：你好
微信信息：你好
依赖关系传递的三种方式
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接口传递
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构造方法传递
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setter方法传递
注意事项和细节
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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
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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
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继承时遵循里氏替换原则
里氏替换原则
引言
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继承包含这样-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些契约，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。
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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- -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
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问题提出:在编程中，如何正确的使用继承?=>里氏替换原则
基本介绍
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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。
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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。
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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
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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。
示例
public class Listiv {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println("12-2=" + a.func1(11, 3));
System.out.println("2-6=" + a.func1(2, 6));
B b = new B();
System.out.println("12-2=" + b.func1(11, 3));
System.out.println("2-6=" + b.func1(2, 6));
}
}
class A {
public int func1(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
class B extends A {
// 不小心重写了父类方法，无意识的重写
public int func1(int a, int b) {
return a + b;
}
public int func2(int a, int b) {
return func1(a, b) + 9;
}
}结果
12-2=8
2-6=-4
12-2=14
2-6=8观察结果我们可以发现结果是不正确的，因为B类误写了A类的一个方法，导致结果错误。
所以我们让A、B两个类集成一个基类，降低他们的耦合度，如果B类仍然想使用A类的方法可以使用聚合，组合，依赖来解决
改进
public class Listiv {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println("12-2=" + a.func1(11, 3));
System.out.println("2-6=" + a.func1(2, 6));
B b = new B();
System.out.println("12+2=" + b.func1(11, 3));
System.out.println("2+6=" + b.func1(2, 6));
System.out.println("2+6+9=" + b.func2(2, 6));
//仍然使用A类的方法
System.out.println("2-8=" + b.func3(2, 8));
}
}
// 基类
class Base {
}
class A extends Base{
public int func1(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
// 如果B类需要使用A类的功能，可以使用组合方式，降低耦合度
class B extends Base {
// 组合A对象
private A a = new A();
public int func1(int a, int b) {
return a + b;
}
public int func2(int a, int b) {
return func1(a, b) + 9;
}
public int func3(int a, int b) {
return this.a.func1(a, b);
}
}结果
12-2=8
2-6=-4
12+2=14
2+6=8
2+6+9=17
2-8=-6
开闭原则
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开闭原则(Open Closed Principle)是编程中最基础、最重要的设计原则
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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。
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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。
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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。.
示例
public class OCP {
public static void main(String[] args) {
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawRectangle(new Reactagle());
graphicEditor.drawCircle(new Circle());
}
}
class GraphicEditor {
public void drawShape(Shape s) {
if(s.m_type == 1) {
drawRectangle(s);
}else if(s.m_type == 2) {
drawCircle(s);
}
}
// 绘制矩形
public void drawRectangle(Shape r) {
System.out.println("绘制矩形");
}
// 绘制原型
public void drawCircle(Shape c) {
System.out.println("绘制圆形");
}
}
// 基类，图形类
class Shape {
int m_type;
}
// 矩形类
class Reactagle extends Shape {
public Reactagle() {
super.m_type = 1;
}
}
// 圆形类
class Circle extends Shape {
public Circle() {
super.m_type = 2;
}
}结果
绘制矩形
绘制圆形结果是没有什么问题的，但是此时我们有了新的需求画三角形，于是我们需要新增三角形类，修改GraphicEditor类的方法，戏赠画三角的方法，违反了开闭原则。
改进
public class OCP {
public static void main(String[] args) {
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Reactagle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
graphicEditor.drawShape(new Triangle());
}
}
class GraphicEditor {
public void drawShape(Shape s) {
s.draw();
}
}
// 基类，改为抽象，提供
abstract class Shape {
int m_type;
abstract void draw();
}
// 矩形类
class Reactagle extends Shape {
public Reactagle() {
super.m_type = 1;
}
@Override
void draw() {
System.out.println("绘制矩形");
}
}
// 圆形类
class Circle extends Shape {
public Circle() {
super.m_type = 2;
}
@Override
void draw() {
System.out.println("绘制圆形");
}
}
// 三角形类
class Triangle extends Shape{
public Triangle() {
super.m_type = 3;
}
@Override
void draw() {
System.out.println("绘制三角形");
}
}结果
绘制矩形
绘制圆形
绘制三角形
迪米特法则
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一个对象应该对其他对象保持最少的了解
-
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
-
迪米特法则还有个更简单的定义:只与直接的朋友通信
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。
示例
public class Demeter {
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
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) {
//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());
}
}
}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。
改进
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
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++) {
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());
}
}
}于是我们将输出学院的员工方法，封装到CollegeManager，只需要调用一下就可以了，符合迪米特原则。
注意事项和细节
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迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
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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
合成复用原则
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。
核心思想
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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。
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针对接口编程， 而不是针对实现编程。
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为了交互对象之间的松耦合设计而努力
