这 7 种设计原则是软件设计模式必须尽量遵循的原则,是设计模式的基础。在实际开发过程中,并不是一定要求所有代码都遵循设计原则,而是要综合考虑人力、时间、成本、质量,不刻意追求完美,要在适当的场景遵循设计原则。这体现的是一种平衡取舍,可以帮助我们设计出更加优雅的代码结构。
各种原则要求的侧重点不同,下面我们分别用一句话归纳总结软件设计模式的七大原则,如下表所示。
我大概的总结下也就是写一份代码,
对于自身
少用继承(合称复用)
如果是继承,不要修改父类,尽可能增功能;(里氏替换)
不管是接口或者类尽可能只干一件事;(单一;接口隔离)
对外
后期方便扩展,尽可能不要修改;(开闭);
除非必要对其它对象少做关联(迪米特)
有关联,不能关联高层,对于底层面向接口依赖抽象(依赖倒置)
分类来说
开闭;单一、接口隔离 强调扩展开放;更改封闭;功能单一;。。。
迪米特、依赖倒置、里氏替换 强调关联少量熟悉对象;调用高层、底层关系;继承关系保持纯粹
合称复用原则
开闭原则的定义
开闭原则(Open Closed Principle,OCP)由勃兰特·梅耶(Bertrand Meyer)提出,他在 1988 年的著作《面向对象软件构造》(Object Oriented Software Construction)中提出:软件实体应当对扩展开放,对修改关闭(Software entities should be open for extension,but closed for modification),这就是开闭原则的经典定义。
这里的软件实体包括以下几个部分:
项目中划分出的模块
类与接口
方法
开闭原则的含义是:当应用的需求改变时,在不修改软件实体的源代码或者二进制代码的前提下,可以扩展模块的功能,使其满足新的需求。
里氏替换原则的作用
里氏替换原则的主要作用如下。
里氏替换原则是实现开闭原则的重要方式之一。
它克服了继承中重写父类造成的可复用性变差的缺点。
它是动作正确性的保证。即类的扩展不会给已有的系统引入新的错误,降低了代码出错的可能性。
加强程序的健壮性,同时变更时可以做到非常好的兼容性,提高程序的维护性、可扩展性,降低需求变更时引入的风险。
里氏替换原则的实现方法
里氏替换原则通俗来讲就是:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。也就是说:子类继承父类时,除添加新的方法完成新增功能外,尽量不要重写父类的方法。
根据上述理解,对里氏替换原则的定义可以总结如下:
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(即方法的输入参数)要比父类的方法更宽松
当子类的方法实现父类的方法时(重写/重载或实现抽象方法),方法的后置条件(即方法的的输出/返回值)要比父类的方法更严格或相等
通过重写父类的方法来完成新的功能写起来虽然简单,但是整个继承体系的可复用性会比较差,特别是运用多态比较频繁时,程序运行出错的概率会非常大。
如果程序违背了里氏替换原则,则继承类的对象在基类出现的地方会出现运行错误。这时其修正方法是:取消原来的继承关系,重新设计它们之间的关系。
关于里氏替换原则的例子,最有名的是“正方形不是长方形”。当然,生活中也有很多类似的例子,例如,企鹅、鸵鸟和几维鸟从生物学的角度来划分,它们属于鸟类;但从类的继承关系来看,由于它们不能继承“鸟”会飞的功能,所以它们不能定义成“鸟”的子类。同样,由于“气球鱼”不会游泳,所以不能定义成“鱼”的子类;“玩具炮”炸不了敌人,所以不能定义成“炮”的子类等。
依赖倒置原则的定义
依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle,DIP)是 Object Mentor 公司总裁罗伯特·马丁(Robert C.Martin)于 1996 年在 C++ Report 上发表的文章。
依赖倒置原则的原始定义为:高层模块不应该依赖低层模块,两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(High level modules shouldnot depend upon low level modules.Both should depend upon abstractions.Abstractions should not depend upon details. Details should depend upon abstractions)。其核心思想是:要面向接口编程,不要面向实现编程。
依赖倒置原则是实现开闭原则的重要途径之一,它降低了客户与实现模块之间的耦合。
由于在软件设计中,细节具有多变性,而抽象层则相对稳定,因此以抽象为基础搭建起来的架构要比以细节为基础搭建起来的架构要稳定得多。这里的抽象指的是接口或者抽象类,而细节是指具体的实现类。
使用接口或者抽象类的目的是制定好规范和契约,而不去涉及任何具体的操作,把展现细节的任务交给它们的实现类去完成。
单一职责原则的定义
单一职责原则(Single Responsibility Principle,SRP)又称单一功能原则,由罗伯特·C.马丁(Robert C. Martin)于《敏捷软件开发:原则、模式和实践》一书中提出的。这里的职责是指类变化的原因,单一职责原则规定一个类应该有且仅有一个引起它变化的原因,否则类应该被拆分(There should never be more than one reason for a class to change)。
该原则提出对象不应该承担太多职责,如果一个对象承担了太多的职责,至少存在以下两个缺点:
一个职责的变化可能会削弱或者抑制这个类实现其他职责的能力;
当客户端需要该对象的某一个职责时,不得不将其他不需要的职责全都包含进来,从而造成冗余代码或代码的浪费。
接口隔离原则的定义
接口隔离原则(Interface Segregation Principle,ISP)要求程序员尽量将臃肿庞大的接口拆分成更小的和更具体的接口,让接口中只包含客户感兴趣的方法。
接口隔离原则的实现方法
在具体应用接口隔离原则时,应该根据以下几个规则来衡量。
接口尽量小,但是要有限度。一个接口只服务于一个子模块或业务逻辑。
为依赖接口的类定制服务。只提供调用者需要的方法,屏蔽不需要的方法。
了解环境,拒绝盲从。每个项目或产品都有选定的环境因素,环境不同,接口拆分的标准就不同深入了解业务逻辑。
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。
下面以学生成绩管理程序为例介绍接口隔离原则的应用。
【例1】学生成绩管理程序。
分析:学生成绩管理程序一般包含插入成绩、删除成绩、修改成绩、计算总分、计算均分、打印成绩信息、査询成绩信息等功能,如果将这些功能全部放到一个接口中显然不太合理,正确的做法是将它们分别放在输入模块、统计模块和打印模块等 3 个模块中,其类图如图 1 所示。
迪米特法则的定义 外观模式是最好的体现。。
迪米特法则的定义是:只与你的直接朋友交谈,不跟“陌生人”说话(Talk only to your immediate friends and not to strangers)。其含义是:如果两个软件实体无须直接通信,那么就不应当发生直接的相互调用,可以通过第三方转发该调用。其目的是降低类之间的耦合度,提高模块的相对独立性。
迪米特法则中的“朋友”是指:当前对象本身、当前对象的成员对象、当前对象所创建的对象、当前对象的方法参数等,这些对象同当前对象存在关联、聚合或组合关系,可以直接访问这些对象的方法。
迪米特法则的优点
迪米特法则要求限制软件实体之间通信的宽度和深度,正确使用迪米特法则将有以下两个优点。
降低了类之间的耦合度,提高了模块的相对独立性。
由于亲合度降低,从而提高了类的可复用率和系统的扩展性。
但是,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。所以,在釆用迪米特法则时需要反复权衡,确保高内聚和低耦合的同时,保证系统的结构清晰。
迪米特法则的实现方法
从迪米特法则的定义和特点可知,它强调以下两点:
从依赖者的角度来说,只依赖应该依赖的对象。
从被依赖者的角度说,只暴露应该暴露的方法。
所以,在运用迪米特法则时要注意以下 6 点。
在类的划分上,应该创建弱耦合的类。类与类之间的耦合越弱,就越有利于实现可复用的目标。
在类的结构设计上,尽量降低类成员的访问权限。
在类的设计上,优先考虑将一个类设置成不变类。
在对其他类的引用上,将引用其他对象的次数降到最低。
不暴露类的属性成员,而应该提供相应的访问器(set 和 get 方法)。
谨慎使用序列化(Serializable)功能。
【例1】明星与经纪人的关系实例。
分析:明星由于全身心投入艺术,所以许多日常事务由经纪人负责处理,如与粉丝的见面会,与媒体公司的业务洽淡等。这里的经纪人是明星的朋友,而粉丝和媒体公司是陌生人,所以适合使用迪米特法则,其类图如图 1 所示。
参考:http://c.biancheng.net/view/1359.html http://c.biancheng.net/view/1393.html