设计模式的目的:
降低耦合性，提高内聚性，可维护性，可拓展性，可靠性，重用性，灵活性。
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）
设计模式常用的六大原则：
（1）单一职责原则
（2）接口隔离原则
（3）依赖倒转原则
（4）里式替换原则
（5）开闭原则ocp
（6）迪米特原则
（7.合成复用原则）
单一职责原则：
对类来说的，即一个类应该只负责一项职责，如类A负责两个不同的职责：职责1，职责2。
那么当职责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的粒度分为A1，A2。
单一职责原则注意事项和细节：
1）降低类的复杂度，一个类只负责一项职责
2）提高类的可读性，可维护性
3）降低变更引起的风险
4）通常情况下，我们应当严格遵守单一职责原则，只有在逻辑足够简单，才可以在代码级别违反单一职
责原则：只有类中方法足够少，可以在方法级别上保持单一职责原则。
案例：陆地和天空的交通工具
package com.fan.principle.singleresponsibility;
public class SingleResponsibility1 {
public static void main(String[] args) {
Vehicle vehicle = new Vehicle();
vehicle.run("摩托车");
vehicle.run("汽车");
vehicle.run("飞机");
}
}
//交通工具类
/**
* 方式1
* 1.在方式1的run方法中，违反了单一职责原则
* 2.解决方案很简单，根据建通工具运行方法不同，分解成不同类即可
* @author Administrator
*
*/
class Vehicle{
public void run(String vehicle){
System.out.println(vehicle + "在公路上运行了。。。。");
}
}
package com.fan.principle.singleresponsibility;
public class SingleResponsibility2 {
public static void main(String[] args) {
RoadVehicle roadVehicle = new RoadVehicle();
roadVehicle.run("摩托车");
roadVehicle.run("汽车");
AirVehicle airVehicle = new AirVehicle();
airVehicle.run("飞机");
}
}
//方案2的分析
/**
* 1.遵循单一职责原则
* 2.但是这样做的改动很大，即将类分解，同时修改客户端
* 3.改进：直接修改Vehicle类，改动的代码比较少
* @author Administrator
*
*/
class RoadVehicle{
public void run(String vehicle){
System.out.println(vehicle + "在陆地上运行了、。。");
}
}
class AirVehicle{
public void run(String vehicle){
System.out.println(vehicle + "在天空中运行了、。。");
}
}
package com.fan.principle.singleresponsibility;
public class SingleResponsibility3 {
public static void main(String[] args) {
Vehicle2 vehicle = new Vehicle2();
vehicle.run("汽车");
vehicle.run("摩托车");
vehicle.runAir("飞机");
}
}
//方案3的分析
/**
* 1.这种修改方法没有对原来的类做大的修改，只是增加方法。
* 2.这里虽然没有在类这个级别上遵守单一职责原则，但是在方法级别上，仍然遵守单一职责原则。
* @author Administrator
*
*/
class Vehicle2{
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "在公路运行了。。。");
}
public void runAir(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "在天空运行了。。。");
}
}
接口隔离原则
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
案例
类A通过接口InterFace1依赖类B，类C通过接口Interface1依赖类D，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。
按接口隔离原则：我们应该将接口Interface1拆分成独立的几个接口（这里我们拆分成3个接口），类A和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。
package com.fan.principle.segregation;
public class Segregation1 {
public static void main(String[] args) {}
}
//接口
interface Interface1 {
void operation1();
void operation2();
void operation3();
void operation4();
void operation5();
}
class B implements Interface1 {
public void operation1() {
System.out.println("B实现了operation1");
}
public void operation2() {
System.out.println("B实现了operation2");
}
public void operation3() {
System.out.println("B实现了operation3");
}
public void operation4() {
System.out.println("B实现了operation4");
}
public void operation5() {
System.out.println("B实现了operation5");
}
}
class D implements Interface1 {
public void operation1() {
System.out.println("D实现了operation1");
}
public void operation2() {
System.out.println("D实现了operation2");
}
public void operation3() {
System.out.println("D实现了operation3");
}
public void operation4() {
System.out.println("D实现了operation4");
}
public void operation5() {
System.out.println("D实现了operation5");
}
}
//A类通过接口Interface1依赖（使用）B类，但是只会用到1,2,3方法
class A{
public void depend1(Interface1 i){
i.operation1();
}
public void depend2(Interface1 i){
i.operation2();
}
public void depend3(Interface1 i){
i.operation3();
}
}
//C类通过接口Interface1依赖（使用）D类，但是只会用到1,4,5方法
class C{
public void depend1(Interface1 i){
i.operation1();
}
public void depend4(Interface1 i){
i.operation4();
}
public void depend5(Interface1 i){
i.operation5();
}
}
package com.fan.principle.segregation;
public class Segregation2 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
a.depend1(new B()); //A类通过接口去依赖B
a.depend2(new B());
a.depend3(new B());
C c = new C();
c.depend1(new D());
c.depend4(new D());
c.depend5(new D());
}
}
//接口隔离原则
interface Interface1 {
void operation1();
}
interface Interface2{
void operation2();
void operation3();
}
interface Interface3{
void operation4();
void operation5();
}
class B implements Interface1,Interface2 {
public void operation1() {
System.out.println("B实现了operation1");
}
public void operation2() {
System.out.println("B实现了operation2");
}
public void operation3() {
System.out.println("B实现了operation3");
}
}
class D implements Interface1,Interface3{
public void operation1() {
System.out.println("D实现了operation1");
}
public void operation4() {
System.out.println("D实现了operation4");
}
public void operation5() {
System.out.println("D实现了operation5");
}
}
//A类通过接口Interface1依赖（使用）B类，但是只会用到1,2,3方法
class A{
public void depend1(Interface1 i){
i.operation1();
}
public void depend2(Interface2 i){
i.operation2();
}
public void depend3(Interface2 i){
i.operation3();
}
}
//C类通过接口Interface1依赖（使用）D类，但是只会用到1,4,5方法
class C{
public void depend1(Interface1 i){
i.operation1();
}
public void depend4(Interface3 i){
i.operation4();
}
public void depend5(Interface3 i){
i.operation5();
}
}
依赖倒转原则
1.高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象
2.抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象
3.依赖倒转（倒置）的中心思想是面向接口编程
4.依赖倒转原则的基本设计理念：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，抽象指的是接口或者抽象类，细节就是具体的实现类。
5.使用接口或者抽象类的目的是制定规范，而不涉及具体的操作，把展示细节的任务交给它们的实现类。
依赖倒转原则的注意事项和细节
（1）低层模块尽量都要有抽象类和接口，或者两者都有，程序稳定性更好。
（2）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，利于程序拓展和优化。
（3）继承时遵循里式替换原则。
案例
package com.fan.principle.inversion;
public class DependcyInversion {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
}
}
//完成person接收消息的功能
//方式1分析
/**
* 1.简单，比较容易想到
* 2.如果我们获取的对象是微信，短信等，则新增类，同时Person还要新增相应的接收方法
* 3.解决思路：引入一个抽象的接口IReceiver，表示接收者，这样Person类与接口IReceiver发生依赖
* 4.因为Email，微信等属于接收的范围，他们各自实现IRecever,接口就ok，这样我们就符合依赖倒转原则
* @author Administrator
*
*/
class Person{
public void receive(Email email){
System.out.println(email.getInfo());
}
}
class Email{
public String getInfo(){
return "电子邮箱信息：hello world！";
}
}
package com.fan.principle.inversion.improve;
public class DependcyInversion {
public static void main(String[] args) {
//客户端无需变化
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
person.receive(new WeiXin());
}
}
//定义接口
interface IReceiver{
public String getInfo();
}
/**
* 方式2
* 这里我们使用的是对接口的依赖，稳定性较高
* @author Administrator
*
*/
class Person{
public void receive(IReceiver iReceiver){
System.out.println(iReceiver.getInfo());
}
}
class Email implements IReceiver{
public String getInfo(){
return "电子邮箱信息：hello world！";
}
}
//添加微信
class WeiXin implements IReceiver{
public String getInfo() {
return "微信消息：Hello wechat";
}
}
依赖关系传递的三种方式和案例
（1）接口传递
（2）构造方法传递
（3）setter方式传递
package com.fan.principle.inversion.improve;
public class DependencyPass {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
ChangHong changHong = new ChangHong();
// OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
// openAndClose.open(changHong);
//通过构造器进行依赖传递
// OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose(changHong);
// openAndClose.open();
//通过setter方法进行依赖传递
OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
openAndClose.setTv(changHong);
openAndClose.open();
}
}
// 方式1： 通过接口传递实现依赖
// 开关的接口
// interface IOpenAndClose {
// public void open(ITV tv); //抽象方法,接收接口
// }
//
// interface ITV { //ITV接口
// public void play();
// }
//
// class ChangHong implements ITV {
//
// @Override
// public void play() {
// System.out.println("长虹电视机，打开");
// }
//
// }
//// 实现接口
// class OpenAndClose implements IOpenAndClose{
// public void open(ITV tv){
// tv.play();
// }
// }
// 方式2: 通过构造方法依赖传递
// interface IOpenAndClose {
// public void open(); //抽象方法
// }
// interface ITV { //ITV接口
// public void play();
// }
// class OpenAndClose implements IOpenAndClose{
// public ITV tv; //成员
// public OpenAndClose(ITV tv){ //构造器
// this.tv = tv;
// }
// public void open(){
// this.tv.play();
// }
// }
// 方式3 , 通过setter方法传递
interface IOpenAndClose {
public void open(); // 抽象方法
public void setTv(ITV tv);
}
interface ITV { // ITV接口
public void play();
}
class OpenAndClose implements IOpenAndClose {
private ITV tv;
public void setTv(ITV tv) {
this.tv = tv;
}
public void open() {
this.tv.play();
}
}
class ChangHong implements ITV {
@Override
public void play() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("长虹电视机，打开");
}
}
里式替换原则
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。换句话说，所有引用父类的地方必须额能够透明的使用其子类的对象。
在使用继承时，遵循里式替换原则，在子类中尽量不要重写父类的方法
里式替换原则告诉我们，继承实际让两个类耦合性增强了，在适当的情况下，可以使用聚合，组合，依赖来解决问题
案例
package com.fan.principle.liskov;
public class Liskov {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println("11-3="+ a.func1(11, 3));
System.out.println("======================");
B b = new B();
System.out.println("11-3="+b.func1(11, 3));
System.out.println("1-8="+b.func1(1, 8));
System.out.println("11+3+9="+b.func2(11, 3));
}
}
class A{
public int func1(int num1, int num2){
return num1 - num2;
}
}
//B继承A
/**
* 我们发现运行原来正常的功能分手生了错误。原因就是B类无意中重写了父类的方法，
* 造成原有功能错误。实际编程中我们常常会通过重写父类的方法完成新的功能，
* 这样写起来虽然很简单，但是整个继承体系的复用性会比较差。
* 特别是运行多态比较频繁的时候。
* 解决方法：原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原有的继承关系去掉，采用依赖，聚合，组合等
* 关系代替。
* @author Administrator
*
*/
class B extends A{
//这里重写了A类的方法，可能是无意识的重写
@Override
public int func1(int a , int b){
return a + b;
}
public int func2(int a , int b){
return func1(a,b) + 9;
}
}
package com.fan.principle.liskov.improve;
public class Liskov {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println("11-3="+ a.func1(11, 3));
System.out.println("======================");
B b = new B();
System.out.println("11+3="+b.func1(11, 3));
System.out.println("1+8="+b.func1(1, 8));
System.out.println("11+3+9="+b.func2(11, 3));
//使用组合仍然可以使用A类的相关方法
System.out.println("11-3="+b.func3(11, 3));
}
}
//创建一个更加基础的基类
class Base{
//把更加基础的方法和成员写到Base类中
}
class A extends Base{
public int func1(int num1, int num2){
return num1 - num2;
}
}
class B extends Base{
//如果B需要使用A类的方法，使用组合关系
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;
}
//如果我们仍然想使用A的方法
public int func3(int a,int b){
return this.a.func1(a, b);
}
}
开闭原则
（1）开闭原则是编程中最基础，最重要的设计原则
（2）一个软件实体如类，模块和函数应该对拓展开放（对提供方），对修改关闭（对使用方）。用抽象构建框架，用实现拓展细节。
（3）当软件需要变化时，尽量通过拓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。
（4）编程中遵循其他原则，以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则。
案例
package com.fan.principle.ocp;
//方式1
/**
* 优点是比较好理解，简单易操作
* 缺点是违反了设计模式的ocp原则，即对拓展开放（提供方），对修改关闭（使用者）
* 即我们给类添加新功能时，尽量不要改代码，或者尽量少改代码
* @author Administrator
*
*/
public class Ocp {
public static void main(String[] args) {
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
}
}
//这是一个用于绘制图形的类
class GraphicEditor{
public void drawShape(Shape s){
if(s.m_type == 1){
drawRectangle(s);
}else if(s.m_type == 2){
drawCircle(s);
}
}
public void drawRectangle(Shape r){
System.out.println("矩形");
}
public void drawCircle(Shape r){
System.out.println("圆形");
}
}
class Shape{
int m_type;
}
class Rectangle extends Shape{
Rectangle(){
super.m_type = 1;
}
}
class Circle extends Shape{
Circle(){
super.m_type = 2;
}
}
改进思路：将使用方类做成抽象类，并提供抽象方法，让子类去实
现即可。
改进后
package com.fan.principle.ocp.improve;
public class Ocp {
public static void main(String[] args) {
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
}
}
// 这是一个用于绘制图形的类【使用方】
class GraphicEditor {
public void drawShape(Shape s) {
s.draw();
}
public void drawRectangle(Shape r) {
System.out.println("矩形");
}
public void drawCircle(Shape r) {
System.out.println("圆形");
}
}
abstract class Shape {
int m_type;
// 抽象方法
public abstract void draw();
}
class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("绘制矩形");
}
}
class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("绘制圆形");
}
}
迪米特法则（最少知道原则）
（1）一个对象应该对其他对象保持最少的了解
（2）类与类关系越密切，耦合度越大
（3）迪米特法则（Demeter Princicle）又叫做最少知道原则，即一个类对自己以来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，不对外泄露信息
（4）迪米特法则还有一个更简单的定义：只与直接的朋友通信。
我们称出现在成员变量，方法参数，方法返回值中的类称为直接的朋友，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
（1）迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
（2）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)的耦合关系，但是不是要求完全没有依赖关系
案例
package com.fan.principle.Demeter;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
//可以看做客户端
public class Demeter1 {
public static void main(String[] args) {
//创建一个SchoolManager对象
SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();
//输出学院的员工id和学校总部的员工id
schoolManager.printAllEmployee(new Collegemanager());
}
}
//学校总部员工
class Employee{
private String id;
public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
}
//学院员工
class CollegeEmployee{
private String id;
public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
}
//管理学院员工的类
class Collegemanager{
public List<CollegeEmployee> getAllEmployee(){
List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
emp.setId("学院员工id="+i);
list.add(emp);
}
return list;
}
}
//学校管理类
//分析SchoolManager类的直接朋友有哪些？Employee，CollegeManager
//CollegeEmployee不是直接朋友，违反了迪米特法则
class SchoolManager{
//返回学校总部员工
public List<Employee> getAllEmpployee(){
List<Employee> list = new ArrayList<>();
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;
}
//该方法用于完成输出学校总部和学院信息（id）
public void printAllEmployee(Collegemanager sub){
//获取学院员工
List<CollegeEmployee> list1 = sub.getAllEmployee();
System.out.println("============学院员工============");
for(CollegeEmployee e : list1){
System.out.println(e.getId());
}
//获取学校总部的员工
List<Employee> list2 = this.getAllEmpployee();
System.out.println("============学校员工============");
for(Employee e : list2){
System.out.println(e.getId());
}
}
}
改进后
package com.fan.principle.Demeter.improve;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
//可以看做客户端
public class Demeter1 {
public static void main(String[] args) {
//创建一个SchoolManager对象
SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();
//输出学院的员工id和学校总部的员工id
schoolManager.printAllEmployee(new Collegemanager());
}
}
//学校总部员工
class Employee{
private String id;
public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
}
//学院员工
class CollegeEmployee{
private String id;
public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
}
//管理学院员工的类
class Collegemanager{
public List<CollegeEmployee> getAllCollegeEmployee(){
List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
emp.setId("学院员工id="+i);
list.add(emp);
}
return list;
}
//输出学院员工
public List<CollegeEmployee> printCollegeEmployee(){
//获取学院员工
List<CollegeEmployee> list =getAllCollegeEmployee();
System.out.println("============学院员工============");
for(CollegeEmployee e : list){
System.out.println(e.getId());
}
return list;
}
}
//学校管理类
//分析SchoolManager类的直接朋友有哪些？Employee，CollegeManager
//CollegeEmployee不是直接朋友，违反了迪米特法则
class SchoolManager{
//返回学校总部员工
public List<Employee> getAllEmpployee(){
List<Employee> list = new ArrayList<>();
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;
}
//输出学校员工
public List<Employee> printEmployee(){
//获取学校员工
List<Employee> list = getAllEmpployee();
System.out.println("============学校员工============");
for(Employee e : list){
System.out.println(e.getId());
}
return list;
}
//该方法用于完成输出学校总部和学院信息（id）
public void printAllEmployee(Collegemanager sub){
sub.printCollegeEmployee();
this.printEmployee();
}
}
合成复用原则
尽量使用合成/聚合，而不是使用继承
例如B类去使用A类的方法，使用继承就会让B和A的耦合性增强。但是也可以用依赖，如在方法的参数中加入A类的对象。或者聚合，如将A作为B的属性，使用setter方法加入B类当中。或者组合，在A中new一个B类对象。
设计原则的核心思想
（1）找出应用中可能需要变化之处，把他们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起。
（2）针对接口编程，而不是针对实现编程
（3）为了交互对象之间的松耦合设计而努力
