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设计模式中的“七大原则”是面向对象编程#xff08;OOP#xff09;中的一组指导原则#xff0c;这些原则帮助开发者编写灵活、可维护、可扩展的代码。这些原则并不直接等同于设计模式#xff0c;但它们是设计模式的基础。下面是这七大原则#xff…设计模式七大原则详解
设计模式中的“七大原则”是面向对象编程OOP中的一组指导原则这些原则帮助开发者编写灵活、可维护、可扩展的代码。这些原则并不直接等同于设计模式但它们是设计模式的基础。下面是这七大原则
一、单一职责原则
单一职责原则Single Responsibility Principle, SRP是面向对象设计中的一个基本原则旨在指导我们如何设计清晰、职责明确的类。这一原则的核心思想是一个类应该仅有一个引起它变化的原因。换句话说一个类应该负责一项单一的职责当这个类需要承担更多职责时就应该将不同的职责分离到不同的类中。
定义
单一职责原则的核心是一个类或模块应该只负责一项职责。这里的“职责”可以理解为“变化的原因”。如果一个类承担的职责过多这些职责就被耦合在一起一个职责的变化可能会削弱或抑制这个类完成其他职责的能力从而导致设计变得脆弱。
代码示例
错误示例
public class SingleResponsibility1 {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubVehicle 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. 解决的方案非常的简单根据交通工具运行方法不同分解成不同类即可
class Vehicle {public void run(String vehicle) {System.out.println(vehicle 在公路上运行....);}
}改进方案
方案2的分析
遵守单一职责原则但是这样做的改动很大即将类分解同时修改客户端改进直接修改Vehicle 类改动的代码会比较少方案3
class RoadVehicle {public void run(String vehicle) {System.out.println(vehicle 公路运行);}
}class AirVehicle {public void run(String vehicle) {System.out.println(vehicle 天空运行);}
}class WaterVehicle {public void run(String vehicle) {System.out.println(vehicle 水中运行);}
}方案3
class Vehicle2 {public void run(String vehicle) {System.out.println(vehicle 在公路上运行....);}public void runAir(String vehicle) {System.out.println(vehicle 在天空上运行....);}public void runWater(String vehicle) {System.out.println(vehicle 在水中行....);}
}优点
提高可维护性当类只负责一项职责时其内部逻辑会更加清晰修改和维护也会变得更加容易。降低耦合度遵循单一职责原则的类之间耦合度更低因为它们之间的依赖关系更加简单明了。提高灵活性由于类与类之间的耦合度降低系统在面对变化时能够更加灵活地应对。
二、开闭原则
开闭原则Open-Closed Principle, OCP是面向对象设计中的一个核心原则它指导我们如何构建稳定且灵活的软件系统。以下是对开闭原则的详细解释
定义
开闭原则的定义是一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放对修改关闭。这意味着在软件设计过程中我们应该尽量通过扩展已有的软件实体来实现新的功能或需求而不是通过修改其源代码来完成。
核心思想
开放-扩展软件实体应该能够轻松地接受新的扩展和增加新的功能而不需要对现有代码进行大规模的修改。关闭-修改对于软件实体的修改应该被最小化以保持系统的稳定性和可维护性。
应用场景
开闭原则在软件开发中有着广泛的应用场景包括但不限于
版本更新在版本更新时尽量不修改源代码而是通过添加新的类或方法来增加新功能。框架或库设计在设计框架或库时遵循开闭原则可以确保框架或库的稳定性和可扩展性。系统扩展在系统需要增加新功能时通过扩展现有实体来实现而不是修改现有代码
代码示例
错误示例
public class Ocp {public static void main(String[] args) {//使用看看存在的问题GraphicEditor graphicEditor new GraphicEditor();graphicEditor.drawShape(new Rectangle());graphicEditor.drawShape(new Circle());graphicEditor.drawShape(new Triangle());}
}//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {//接收Shape对象然后根据type来绘制不同的图形public void drawShape(Shape s) {if (s.m_type 1)drawRectangle(s);else if (s.m_type 2)drawCircle(s);else if (s.m_type 3)drawTriangle(s);}//绘制矩形public void drawRectangle(Shape r) {System.out.println( 绘制矩形 );}//绘制圆形public void drawCircle(Shape r) {System.out.println( 绘制圆形 );}//绘制三角形public void drawTriangle(Shape r) {System.out.println( 绘制三角形 );}
}//Shape类基类
class Shape {int m_type;
}class Rectangle extends Shape {Rectangle() {super.m_type 1;}
}class Circle extends Shape {Circle() {super.m_type 2;}
}//新增画三角形
class Triangle extends Shape {Triangle() {super.m_type 3;}
}改进方案
思路把创建Shape类做成抽象类并提供一个抽象的draw方法让子类去实现即可
这样我们有新的图形种类时只需要让新的图形类继承Shape并实现draw方法即可
使用方的代码就不需要修 - 满足了开闭原则
//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {//接收Shape对象调用draw方法public void drawShape(Shape s) {s.draw();}}
//Shape类基类
abstract class Shape {int m_type;public abstract void draw();//抽象方法
}class Rectangle extends Shape {Rectangle() {super.m_type 1;}Overridepublic void draw() {System.out.println( 绘制矩形 );}
}class Circle extends Shape {Circle() {super.m_type 2;}Overridepublic void draw() {System.out.println( 绘制圆形 );}
}//新增画三角形
class Triangle extends Shape {Triangle() {super.m_type 3;}Overridepublic void draw() {System.out.println( 绘制三角形 );}
}//新增一个图形
class OtherGraphic extends Shape {OtherGraphic() {super.m_type 4;}Overridepublic void draw() {System.out.println( 绘制其它图形 );}
}优点
可复用性高通过扩展现有实体来增加新功能可以提高代码的复用性。可维护性高减少了对现有代码的修改降低了因修改代码而引入错误的风险提高了系统的可维护性。灵活性系统能够更灵活地适应变化当需要添加新功能时不需要对现有代码进行大量修改
三、里氏替换原则
里氏替换原则Liskov Substitution Principle, LSP是面向对象设计的基本原则之一由芭芭拉·利斯科夫Barbara Liskov在1987年提出。该原则强调在软件设计中基类父类对象应该能够被其子类对象所替换而不会影响程序的正确性。以下是里氏替换原则的详细解释
定义
里氏替换原则的内容可以描述为“派生类子类对象可以在程式中代替其基类超类对象。”这意味着如果我们在程序中使用的是一个基类对象那么在不修改程序的前提下用它的子类对象替换这个基类对象程序应该仍然可以正常运行。
基本原则
子类必须能够替换父类子类对象可以替换父类对象且程序的行为不会发生变化。这是里氏替换原则的核心要求。保证行为一致性子类在扩展父类功能的同时不能改变父类原有的行为。子类可以添加新的行为但不能覆盖或修改父类的行为除非这种修改是安全的且不会破坏程序的正确性。
代码示例
错误示范
public class Liskov {/*** 一个程序引出的问题和思考** 我们发现原来运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B无意中重写了父类的方法造成原有功能出现错误。* 在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简单但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* param args*/public static void main(String[] args) {A a new A();System.out.println(11-3 a.func1(11, 3));System.out.println(1-8 a.func1(1, 8));System.out.println(-----------------------);B b new B();System.out.println(11-3 b.func1(11, 3));//这里本意是求出11-3System.out.println(1-8 b.func1(1, 8));// 1-8System.out.println(1139 b.func2(11, 3));}
}// A类
class A {// 返回两个数的差public int func1(int num1, int num2) {return num1 - num2;}
}// B类继承了A
// 增加了一个新功能完成两个数相加,然后和9求和
class B extends A {//这里重写了A类的方法, 可能是无意识public int func1(int a, int b) {return a b;}public int func2(int a, int b) {return func1(a, b) 9;}
}改进方案 我们发现原来运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B无意中重写了父类的方法造成原有功能出现错误。在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简单但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 通用的做法是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
//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
}// A类
class A extends Base {// 返回两个数的差public int func1(int num1, int num2) {return num1 - num2;}
}// B类继承了A
// 增加了一个新功能完成两个数相加,然后和9求和
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();//这里重写了A类的方法, 可能是无意识public int func1(int a, int b) {return a b;}public int func2(int a, int b) {return func1(a, b) 9;}//我们仍然想使用A的方法public int func3(int a, int b) {return this.a.func1(a, b);}
}四、依赖倒转原则
依赖倒转原则Dependency Inversion Principle, 简称DIP是面向对象设计中的一个重要原则它指导我们如何正确地消除模块间的依赖关系提高系统的可扩展性和可维护性。以下是对依赖倒转原则的详细解析
定义
依赖倒转原则的核心思想是高层模块不应该依赖于低层模块二者都应该依赖于抽象抽象不应该依赖于细节细节应该依赖于抽象。这里的“抽象”通常指的是接口或抽象类而“细节”则指的是具体的实现类。
依赖倒转原则的主要目的是降低类之间的耦合度提高系统的可扩展性和可维护性。通过依赖于抽象而不是具体实现我们可以更容易地替换和扩展系统中的组件而不需要修改与其交互的其他组件的代码。
实现方式
依赖倒转原则的实现方式主要包括以下几点
使用接口或抽象类定义依赖关系在高层模块和低层模块之间定义一个或多个接口或抽象类高层模块通过接口或抽象类与低层模块进行交互而不是直接依赖于具体的实现类。遵循里氏替换原则确保子类可以无缝替换基类并且不会出现错误或异常。这样当低层模块的具体实现发生变化时高层模块的代码可以保持不变。针对接口编程在编写代码时应该尽量针对接口或抽象类编程而不是针对具体的实现类编程。这样可以使代码更加灵活和可扩展。
代码示例
错误示例
public class DependecyInversion {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: hello,world;}
}class Person {public void receive(Email email ) {System.out.println(email.getInfo());}
}改进方案
public class DependecyInversion {public static void main(String[] args) {Person person new Person();person.receive(new Email());person.receive(new WeiXin());}
}//定义接口
interface IReceiver {public String getInfo();
}class Email implements IReceiver {public String getInfo() {return 电子邮件信息: hello,world;}
}//增加微信
class WeiXin implements IReceiver {public String getInfo() {return 微信信息: hello,ok;}
}//方式2
class Person {//这里我们是对接口的依赖public void receive(IReceiver receiver ) {System.out.println(receiver.getInfo());}
}接口传递
public class DependencyIntface {public static void main(String[] args) {ChangHong changHong new ChangHong();OpenAndClose openAndClose new OpenAndClose();openAndClose.open(changHong);}
}// 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 {Overridepublic void play() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(电视机打开接口注入);}}
// 实现接口
class OpenAndClose implements IOpenAndClose{public void open(ITV tv){tv.play();}
}构造方法依赖传递
public class DependencyConstruction {// 调用public static void main(String[] args) {//通过构造器进行依赖传递ChangHong2 changHong2 new ChangHong2();OpenAndClose2 openAndClose new OpenAndClose2(changHong2);openAndClose.open();}
}// 方式2: 通过构造方法依赖传递
interface IOpenAndClose2 {public void open(); //抽象方法
}
interface ITV2 { //ITV接口public void play();
}
class OpenAndClose2 implements IOpenAndClose2{public ITV2 tv; //成员public OpenAndClose2(ITV2 tv){ //构造器this.tv tv;}public void open(){this.tv.play();}
}class ChangHong2 implements ITV2 {Overridepublic void play() {System.out.println(电视机打开,构造注入);}}setter方法传递
public class DependencySet {// 调用public static void main(String[] args) {//通过setter方法进行依赖传递ChangHong3 changHong new ChangHong3();OpenAndClose3 openAndClose new OpenAndClose3();openAndClose.setTv(changHong);openAndClose.open();}}interface IOpenAndClose3 {public void open(); // 抽象方法public void setTv(ITV3 tv);
}interface ITV3 { // ITV接口public void play();
}class OpenAndClose3 implements IOpenAndClose3 {private ITV3 tv;public void setTv(ITV3 tv) {this.tv tv;}public void open() {this.tv.play();}
}class ChangHong3 implements ITV3 {Overridepublic void play() {System.out.println(电视机打开构造注入);}}注意事项
在应用依赖倒转原则时需要注意以下几点
不要过度设计虽然依赖倒转原则可以提高系统的可扩展性和可维护性但也需要避免过度设计。过度设计会增加系统的复杂性降低开发效率。合理定义接口在定义接口时应该根据实际需求来定义接口的方法和属性。接口的定义应该尽量简洁明了避免包含过多的方法和属性。注意接口的实现在实现接口时需要确保子类能够正确地实现接口中的所有方法并且遵循里氏替换原则。
五、接口隔离原则
接口隔离原则Interface Segregation Principle, ISP是面向对象设计中的一个重要原则由罗伯特·C.马丁Robert C. Martin在2002年提出。该原则强调客户端即接口的调用者不应该被迫依赖于它们不使用的方法换句话说一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。以下是接口隔离原则的详细解析
定义
接口隔离原则要求将大的接口拆分成更小的、更具体的接口使得客户端只需要知道它们实际使用的接口部分。这样做的目的是减少客户端与接口之间的耦合度提高系统的灵活性、可维护性和可扩展性。
主要目的
接口隔离原则的主要目的是
降低耦合度通过细化接口减少客户端与接口之间的依赖关系从而降低耦合度。提高系统的灵活性当系统需要扩展新功能时可以通过添加新的接口来实现而不需要修改现有的接口和实现类。提高可维护性每个接口都相对独立易于理解和维护。当某个接口需要修改时影响的范围也较小。
应用场景
接口隔离原则的应用场景主要包括
大型接口拆分当一个接口过于庞大包含了许多不相关的方法时应当考虑将其拆分成更小的、更具体的接口。这样做可以提高接口的可维护性和可扩展性使得每个接口只负责一部分功能降低了代码的耦合度。客户端定制化当不同的客户端需要同一个接口的不同部分功能时通过拆分接口可以让每个客户端只依赖于它实际需要的那部分接口。这种方式提高了系统的灵活性和适应性能够更好地满足不同客户端的需求。预防胖接口在设计初期就应当考虑接口的粒度和专一性避免设计出过于庞大的接口。通过遵循接口隔离原则可以在设计阶段就控制接口的大小和复杂性从而减少后期维护和扩展的难度。
代码示例
错误示例
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);}
}class A { //A 类通过接口Interface1 依赖(使用) B类但是只会用到1,2,3方法public void depend1(Interface1 i) {i.operation1();}public void depend2(Interface1 i) {i.operation2();}public void depend3(Interface1 i) {i.operation3();}
}class C { //C 类通过接口Interface1 依赖(使用) D类但是只会用到1,4,5方法public void depend1(Interface1 i) {i.operation1();}public void depend4(Interface1 i) {i.operation4();}public void depend5(Interface1 i) {i.operation5();}
}改进方案
// 接口1
interface Interface1 {void operation1();}// 接口2
interface Interface2 {void operation2();void operation3();
}// 接口3
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);}
}class A { // A 类通过接口Interface1,Interface2 依赖(使用) B类但是只会用到1,2,3方法public void depend1(Interface1 i) {i.operation1();}public void depend2(Interface2 i) {i.operation2();}public void depend3(Interface2 i) {i.operation3();}
}class C { // C 类通过接口Interface1,Interface3 依赖(使用) D类但是只会用到1,4,5方法public void depend1(Interface1 i) {i.operation1();}public void depend4(Interface3 i) {i.operation4();}public void depend5(Interface3 i) {i.operation5();}
}public class Segregation1 {public static void main(String[] args) {A a new A();a.depend1(new B()); // A类通过接口去依赖B类a.depend2(new B());a.depend3(new B());C c new C();c.depend1(new D()); // C类通过接口去依赖(使用)D类c.depend4(new D());c.depend5(new D());}}优点
接口隔离原则的优点包括
提高系统的可维护性由于每个接口都相对较小易于理解和维护同时当接口需要修改时影响的范围也较小。提高系统的可扩展性通过细化接口可以更容易地添加新的接口和实现类而不需要修改现有的接口和实现类。降低系统的复杂性通过将大型复杂的接口分解为更小、更具体的接口每个接口只包含与特定功能或角色相关的操作降低了系统的复杂性。
注意事项
在遵循接口隔离原则时也需要注意以下几点
避免过度拆分虽然接口隔离原则鼓励将接口拆分成更小的接口但也需要避免过度拆分。过度拆分可能会导致接口数量过多增加系统的复杂性和管理难度。保持接口的稳定性一旦接口被定义并广泛使用就应该尽量保持其稳定性避免频繁修改接口定义。这有助于减少对其他模块的影响提高系统的可靠性。考虑具体业务需求在设计接口时应该根据具体业务需求来决定接口的粒度和专一性。不同的系统和场景可能需要不同的接口设计策略。
六、迪米特原则
迪米特原则Law of DemeterLoD又称为最少知识原则Least Knowledge PrincipleLKP是面向对象设计和编程中的一项重要原则。其核心思想是降低类之间的耦合度提高代码的可读性和可维护性。以下是对迪米特原则的详细解析
定义
迪米特原则强调一个对象应当对其他对象保持最少的了解。即一个对象不应该直接访问非直接相关对象的方法或属性而应通过其“朋友”或者代理进行间接交互。这里的“朋友”通常指的是当前对象本身、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。
实现方式
引入中介类当一个类需要与多个类进行交互时可以引入中介类来降低类之间的直接依赖。中介类负责协调各个类之间的交互从而减少类之间的直接通信。使用接口和抽象类通过定义接口和抽象类来规范对象之间的交互行为可以减少对象之间的直接依赖。接口和抽象类提供了一种契约式的设计方式使得对象之间的交互更加清晰和明确。控制访问权限通过合理设置类的访问权限如public、protected、private等可以控制对象之间的访问关系从而降低类之间的耦合度。
代码示例
错误代码示例
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 ListCollegeEmployee getAllEmployee() {ListCollegeEmployee list new ArrayListCollegeEmployee();for (int i 0; i 10; i) { //这里我们增加了10个员工到 listCollegeEmployee 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
class SchoolManager {//返回学校总部的员工public ListEmployee getAllEmployee() {ListEmployee list new ArrayListEmployee();for (int i 0; i 5; i) { //这里我们增加了5个员工到 listEmployee 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) {//分析问题//1. 这里的 CollegeEmployee 不是 SchoolManager的直接朋友//2. CollegeEmployee 是以局部变量方式出现在 SchoolManager//3. 违反了 迪米特法则//获取到学院员工ListCollegeEmployee 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ListEmployee list2 this.getAllEmployee();System.out.println(------------学校总部员工------------);for (Employee e : list2) {System.out.println(e.getId());}}
}改进方案 前面设计的问题在于SchoolManager中CollegeEmployee类并不是 SchoolManager类的直接朋友 (分析) 按照迪米特法则应该避免类中出现这样非直接朋友关系的耦合
//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 ListCollegeEmployee getAllEmployee() {ListCollegeEmployee list new ArrayListCollegeEmployee();for (int i 0; i 10; i) { //这里我们增加了10个员工到 listCollegeEmployee 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ListCollegeEmployee list1 getAllEmployee();System.out.println(------------学院员工------------);for (CollegeEmployee e : list1) {System.out.println(e.getId());}}
}//学校管理类//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
class SchoolManager {//返回学校总部的员工public ListEmployee getAllEmployee() {ListEmployee list new ArrayListEmployee();for (int i 0; i 5; i) { //这里我们增加了5个员工到 listEmployee 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) {//分析问题//1. 将输出学院的员工方法封装到CollegeManagersub.printEmployee();//获取到学校总部员工ListEmployee list2 this.getAllEmployee();System.out.println(------------学校总部员工------------);for (Employee e : list2) {System.out.println(e.getId());}}
}优点
降低耦合度迪米特原则通过限制对象之间的直接交互降低了类之间的耦合度使得系统更加灵活和易于维护。提高可维护性由于类之间的依赖关系减少系统的可维护性得到提高。当某个类发生变化时其影响范围被限制在较小的范围内降低了系统维护的难度和成本。提高可扩展性遵循迪米特原则设计的系统具有更好的可扩展性。当需要添加新功能或修改现有功能时可以通过扩展或修改少量的类来实现而不需要对整个系统进行大规模的修改。
注意事项
避免过度中介化虽然引入中介类可以降低类之间的耦合度但过度中介化可能会导致系统中出现大量中介类这些类仅仅为了传递调用关系而存在增加了系统的复杂度和理解难度。因此在实际应用中需要适度平衡迪米特原则和其他设计原则的关系。结合其他设计原则迪米特原则并不是孤立的设计原则它需要与其他设计原则如单一职责原则、接口隔离原则等相结合使用才能发挥出最大的效果。
七、合成/聚合复用原则
合成/聚合复用原则Composition/Aggregation Reuse PrincipleCARP是面向对象设计中的一个重要原则它强调在软件设计中应尽量使用合成Composition或聚合Aggregation的方式来实现代码的复用而不是过度依赖继承Inheritance。下面将详细解释这一原则。
定义
合成/聚合复用原则指的是在一个新的对象里面使用一些已有的对象使之成为新对象的一部分新的对象通过向这些对象的委派达到复用已有功能的目的。简单来说就是尽量使用合成或聚合尽量不要使用继承。
合成与聚合的区别
合成Composition 表示一种强的拥有关系体现了严格的部分和整体的关系。部分和整体的生命周期一样即如果整体对象被销毁那么其包含的部分对象也会被销毁。合成关系通常用实心的菱形实线来表示。举例人和胳膊的关系胳膊是人的一部分人去世了胳膊也就失去了存在的意义。 聚合Aggregation 表示一种弱的拥有关系体现的是A对象可以包含B对象但B对象并不是A对象的一部分。A对象可以包含多个B对象但B对象可以独立于A对象存在。聚合关系通常用空心的菱形实线来表示。举例人群和人的关系人群包含多个人但人并不属于人群的一部分人可以离开人群而独立存在。
优点
支持封装新的对象通过接口与成分对象交互成分对象的内部细节对新对象不可见实现了黑箱复用。减少依赖新的对象只依赖于成分对象的接口而不是具体的实现降低了类之间的耦合度。提高灵活性新的对象可以在运行时动态地引用与成分对象类型相同的对象增加了系统的灵活性。支持包装通过合成/聚合可以将多个对象组合成一个复杂的对象便于管理和使用。
缺点
管理复杂性由于系统中存在更多的对象可能会增加对象管理的复杂性。
应用场景
当两个类之间存在“Has-A”有关系时应优先考虑使用合成或聚合关系。当需要复用已有对象的功能并且不想破坏原有对象的封装性时可以使用合成/聚合复用原则。在设计类层次结构时如果发现继承关系导致系统变得复杂且难以维护可以考虑将继承关系改写为合成/聚合关系。
合成/聚合复用原则是一种重要的面向对象设计原则它通过合成和聚合的方式来实现代码的复用减少了类之间的耦合度提高了系统的灵活性和可维护性。在软件设计中应优先考虑使用合成/聚合复用原则而不是过度依赖继承。同时也需要注意管理由此产生的更多对象以避免增加系统的复杂性。
代码示例
public class Composite {public static void main(String[] args) {// 创建交通工具对象Vehicle car new Car();Vehicle bike new Bike();// 创建Person对象并分别注入不同的交通工具Person personWithCar new Person(car);Person personWithBike new Person(bike);// 演示移动personWithCar.travel(); // 输出: Car is moving.personWithBike.travel(); // 输出: Bike is moving.}}
// 交通工具接口
interface Vehicle {void move();
}// 汽车类实现Vehicle接口
class Car implements Vehicle {Overridepublic void move() {System.out.println(Car is moving.);}
}// 自行车类实现Vehicle接口
class Bike implements Vehicle {Overridepublic void move() {System.out.println(Bike is moving.);}
}// 人类使用合成关系拥有一个交通工具
class Person {private Vehicle vehicle; // 使用Vehicle接口作为类型支持多态// 构造函数用于注入交通工具public Person(Vehicle vehicle) {this.vehicle vehicle;}// 方法来移动交通工具public void travel() {vehicle.move(); // 调用交通工具的move方法}// Getter和Setter可选public Vehicle getVehicle() {return vehicle;}public void setVehicle(Vehicle vehicle) {this.vehicle vehicle;}
}在这个例子中Person类通过合成关系持有一个Vehicle类型的对象这个对象可以是任何实现了Vehicle接口的类在这个例子中是Car或Bike。Person类中的travel方法通过调用Vehicle对象的move方法来移动交通工具从而实现了代码的复用。这种方式比继承更加灵活因为Person类不需要知道它具体拥有的是哪种交通工具只需要知道它拥有的是一个交通工具即可。这符合开闭原则对扩展开放对修改关闭因为如果我们想要添加新的交通工具类型如Motorcycle我们只需要实现Vehicle接口并创建一个新的类而不需要修改Person类或其他现有的类。
总结
这七大原则为设计高质量的Java软件提供了重要的指导方针它们在设计模式中得到广泛应用并促进了软件设计的最佳实践。下面的文章介绍每个设计模式的原理和一些应用场景
