【软件设计】之设计模式的六大原则 (转)

设计模式六大原则

  • 单一职责原则 实现类要职责单一
  • 里氏替换原则 不要破坏继承体系
  • 依赖倒置原则 要面向接口编程
  • 接口隔离原则 在设计接口的时候要精简单一
  • 迪米特法则 \ 最少知道原则 要降低耦合
  • 开闭原则 对扩展开放,对修改关闭
设计模式六大原则

软件编程总原则:低耦合,高内聚


一、单一职责原则 : 一个类只负责一项职责。

在软件编程中,为避免因修改某个功能而导致其他功能异常,需遵循单一职责原则。

  • 问题由来:类T负责两个不同的职责:职责P1,职责P2。当由于职责P1需求发生改变而需要修改类T时,有可能会导致原本运行正常的职责P2功能发生故障。
  • 解决方案:遵循单一职责原则。分别建立两个类T1、T2,使T1完成职责P1功能,T2完成职责P2功能。这样,当修改类T1时,不会使职责P2发生故障风险;同理,当修改T2时,也不会使职责P1发生故障风险。
遵循单一职责原则的优点:
  • 可以降低类的复杂度,一个类只负责一项职责,其逻辑肯定要比负责多项职责简单的多;
  • 提高类的可读性,提高系统的可维护性;
  • 变更引起的风险降低,变更是必然的,如果单一职责原则遵守的好,当修改一个功能时,可以显著降低对其他功能的影响。

说明:单一职责原则不只是面向对象编程思想所特有,只要是模块化的程序设计,都适用单一职责原则。

二、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。

继承包含这样一层含义:父类中凡是已经实现好的方法(相对于抽象方法而言),实际上是在设定一系列的规范和契约,虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约,但是如果子类对这些非抽象方法任意修改,就会对整个继承体系造成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。

继承作为面向对象三大特性之一,在给程序设计带来巨大便利的同时,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,增加了对象间的耦合性,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会产生故障。

  • 问题由来:有一功能P1,由类A完成。现需要将功能P1进行扩展,扩展后的功能为P,其中P由原有功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成,则子类B在完成新功能P2的同时,有可能会导致原有功能P1发生故障。

  • 解决方案:当使用继承时,遵循里氏替换原则。类B继承类A时,除添加新的方法完成新增功能P2外,尽量不要重写父类A的方法,也尽量不要重载父类A的方法。

里氏替换原则包含以下4层含义:
  • 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(即方法的形参)要比父类方法的输入参数更宽松。
  • 当子类的方法实现父类的抽象方法时,方法的后置条件(即方法的返回值)要比父类更严格。

三、依赖倒置原则:面向接口编程

  • 定义:高层模块不应该依赖低层模块,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。

  • 好处:

    • 遵循依赖倒置原则可以降低类之间的耦合性,提高系统的稳定性,降低修改程序造成的风险。
    • 采用依赖倒置原则给多人并行开发带来了极大的便利,参与协作开发的人越多、项目越庞大,采用依赖导致原则的意义就越重大。现在很流行的TDD开发模式就是依赖倒置原则最成功的应用。
在实际编程中,我们一般需要做到如下3点:
  • 低层模块尽量都要有抽象类或接口,或者两者都有。
  • 变量的声明类型尽量是抽象类或接口。
  • 使用继承时遵循里氏替换原则。

四、接口隔离原则:建立单一接口

在程序设计中,依赖几个专用的接口要比依赖一个综合的接口更灵活。接口是设计时对外部设定的“契约”,通过分散定义多个接口,可以预防外来变更的扩散,提高系统的灵活性和可维护性。

  • 问题由来:类A通过接口I依赖类B,类C通过接口I依赖类D,如果接口I对于类A和类B来说不是最小接口,则类B和类D必须去实现他们不需要的方法。
  • 解决方案:将臃肿的接口I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。
采用接口隔离原则对接口进行约束时,要注意以下几点:
  • 接口尽量小,但是要有限度。对接口进行细化可以提高程序设计灵活性是不争的事实,但是如果过小,则会造成接口数量过多,使设计复杂化。所以一定要适度。
  • 为依赖接口的类定制服务,只暴露给调用的类它需要的方法,它不需要的方法则隐藏起来。只有专注地为一个模块提供定制服务,才能建立最小的依赖关系。
  • 提高内聚,减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。
接口隔离原则单一职责原则区别
  • 单一职责原则原注重的是职责;而接口隔离原则注重对接口依赖的隔离。
  • 单一职责原则主要是约束类,其次才是接口和方法,它针对的是程序中的实现和细节;而接口隔离原则主要约束接口,主要针对抽象,针对程序整体框架的构建。

五、迪米特法则(最少知道原则):一个类对自己依赖的类知道的越少越好

  • 定义:一个对象应该对其他对象保持最少的了解。也就是说,对于被依赖的类来说,无论逻辑多么复杂,都尽量地的将逻辑封装在类的内部,对外除了提供的public方法,不对外泄漏任何信息。

  • 问题由来:类与类之间的关系越密切,耦合度越大,当一个类发生改变时,对另一个类的影响也越大。

  • 解决方案:尽量降低类与类之间的耦合。低耦合

迪米特法则使用注意事项:

迪米特法则的初衷是降低类之间的耦合,但过分的使用迪米特原则,会产生大量中介和传递类,导致系统复杂度变大。
所以在采用迪米特法则时要反复权衡,既做到结构清晰,又要高内聚低耦合。

六、开闭原则:对拓展开放,对修改封闭

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。

  • 定义: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。

  • 问题由来:在软件的生命周期内,因为变化、升级和维护等原因需要对软件原有代码进行修改时,可能会给旧代码中引入错误,也可能会使我们不得不对整个功能进行重构,并且需要原有代码经过重新测试。

  • 解决方案: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。

总结

开闭原则含义是用抽象构建框架,用实现扩展细节,而前5项原则,恰恰是告诉我们用抽象构建框架,用实现扩展细节的注意事项:

  • 单一职责原则告诉我们实现类要职责单一;
  • 里氏替换原则告诉我们不要破坏继承体系;
  • 依赖倒置原则告诉我们要面向接口编程;
  • 接口隔离原则告诉我们在设计接口的时候要精简单一;
  • 迪米特法则告诉我们要降低耦合;
  • 而开闭原则是总纲,他告诉我们要对扩展开放,对修改关闭。

来源:网络整理 => 原文摘录
关键字:设计模式六大原则单一职责原则里氏替换原则依赖倒置原则迪米特法则开闭原则

参考

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