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设计模式七大原则总结

坏嘻嘻原创: 2018-09-14 09:45:021698浏览

本教程将通过 Java 实例，一步一步向您讲解设计模式的概念。

1.单一职责原则(Single Responsibility Principle)

目的：降低代码复杂度、系统解耦合、提高可读性

含义：对于一个类，只有一个引起该类变化的原因；该类的职责是唯一的，且这个职责是唯一引起其他类变化的原因。

解决：将不同的职责封装到不同的类或者模块中。当有新的需求将现有的职责分为颗粒度更小的职责的时候，应该及时对现有代码进行重构。当系统逻辑足够简单，方法足够少，子类够少或后续关联够少时，也可以不必严格遵循你SRP原则，避免过度设计、颗粒化过于严重。

实例：电线类Wire为居民供电，电压为220v；但是新的需求增加，电线也输送高压电，电压为200kv，原有电线类可以增加方法实现扩充，这就违背了单一职责原则。可以提供基类，创建两个派生类，居民供电线、高压输电线。

2.里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）

目的：避免系统继承体系被破坏

含义：所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

解决：子类可以实现父类的抽象方法，但是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；当子类覆盖或实现父类的方法时，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。如果子类不能完整地实现父类的方法，或者父类的一些方法在子类中已经发生畸变，则建议断开继承关系，采用依赖，聚合，组合等关系代替继承。

实例：已经定义鸟类具有两个翅膀飞的方法；新加入鸵鸟，不会飞，如果覆盖父类的方法，在两个翅膀飞的方法中什么也不做，就违背里氏替换原则，导致所有鸟都不会飞。应该创建并列的两种鸟基类，会飞与不会飞的。前置条件更宽松、后置条件更严格，比如父类返回Map，子类返回HashMap；父类接受HashMap形参，子类接受Map。

3.依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

目的：避免需求变化导致过多的维护工作

含义：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。

解决：面向接口编程，使用接口或者抽象类制定好规范和契约，而不去涉及任何具体的操作，把展现细节的任务交给他们的实现类去完成。

实例：母亲类Mother有讲故事方法TellStory，依赖一个Book类输入，并使用了Book类的getContent方法以便讲故事。那么下次需要母亲讲报纸上的故事、手机上的故事时，原有接口无能为力。这时，抽象一个包含getContent方法的IReader基类，Book、Newspaper、Cellphone各自实现。母亲的TellStory方法接受一个IReader实例，并调用getContent方法即可。

4.接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

目的：避免接口过于臃肿

含义：客户端不应该依赖它不需要的接口，一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。

解决：适度细化接口，将臃肿的接口拆分为独立的几个接口。

实例：考试接口，包含考语数外、理化生、政史地等方法。学生类，实现考试接口，参加考试。文科生类、理科生类派生自学生类，实现考试接口时，就都需要实现一些自己不需要的方法（因为文科生不考理化生、理科生不考政史地）。这时，需要对考试接口进行细化，分为基础科考试接口、文科考试接口和理科考试接口；学生类实现基础科考试接口；文科生、理科生另外各自实现文科考试接口、理科考试接口。

5.迪米特法则（Demeter Principle）

目的：降低类与类之间的耦合

含义：每一个软件单位对其他的单位都只有最少的知识，而且局限于那些与本单位密切相关的软件单位。

解决：不发生依赖、关联、组合、聚合等耦合关系的陌生类不要作为局部变量的形式出现在类的内部。

实例：校长管理老师，老师管理学生。校长需要全体点名时，首先对老师点名，但是不必通过老师获取学生的信息并点名，而应该让老师对各自管理学生的点名，否则校长和学生之间就发生了原本不必要的耦合，这样当学生类发生变化时，既要修改老师类，也要修改校长类。

6.合成复用原则（Composite Reuse Principle）

目的：防止类的体系庞大

含义：当要扩展类的功能时，优先考虑使用合成/聚合，而不是继承。

解决：当类与类之间的关系是"Is-A"时，用继承；当类与类之间的关系是"Has-A"时，用组合。

实例：如桥接模式，抽象和实现可以独立的变化，扩展功能时，增加实现类即可；比如装饰模式，只需要一个类，即可为一类类扩展新功能。对于显示图形需求，用图形Shape类，和显示Paint类实现。每个Shape类有一个Paint类指针负责图形绘制显示。Paint类派生RedPaint类和BluePaint类，传递给Shape类，实现图形不同颜色绘制，这样图形绘制逻辑和图形绘制实现可独立变化。某天增加需求，所有的绘制需要加边框，可增加PaintDecorator类，派生自Paint基类，每一个PaintDecorator类有一个Paint对象指针，增加虚函数AddedPaint，重写Paint的绘制方法，增加AddedPaint方法的调用。增加BorderPaintDecorator类，派生自PaintDecorator类，重写AddedPaint方法，增加添加绘制边框代码。这样新增加一个类可以对原始所有画笔类的功能进行扩充。

7.开闭原则（Open Close Principle）

目的：提高扩展性、便于维护

含义：对扩展开放，对修改封闭。即系统进行扩展是被鼓励的，对现有系统代码进行修改是不被支持的。也就是说，当软件有新的需求变化的时候，只需要通过对软件框架进行扩展来适应新的需求，而不是对框架内部的代码进行修改。

解决：设计模式前面6大原则以及23种设计模式遵循的好，开闭原则自然遵守的好。对需求的变更保持前瞻性和预见性，就可以使抽象具有更广泛适用性，设计出的软件架构就能相对稳定。软件需求中易变的细节，通过从抽象派生出实现类来扩展。

附：合成复用原则的实例代码，组合使用桥接模式和装饰模式

#include <iostream>

//绘制类
class Paint
{
public:
	virtual void Draw() = 0;
};

//红色绘制类
class RedPaint : public Paint
{
public:
	void Draw()
	{
		std::cout << "Color Red!" << std::endl;
	}
};

//蓝色绘制类
class BluePaint : public Paint
{
public:
	void Draw()
	{
		std::cout << "Color Blue!" << std::endl;
	}
};

//图形类，使用桥接模式，将图形绘制逻辑与绘制实现解耦
class Shape
{
public:
	Shape(Paint* pt) : m_pPt(pt)
	{	 
	}

	virtual void Show()
	{
		std::cout << "Shape Style:" << std::endl;
		m_pPt->Draw();
	}

protected:
	Paint* m_pPt;
};


//长方形类
class Rectangle : public Shape
{
public:
	Rectangle(Paint* pt) : Shape(pt)
	{
	}
};

//圆形类
class Circle : public Shape
{
public:
	Circle(Paint* pt) : Shape(pt)
	{

	}
};

//附加绘制类，使用装饰模式，对原有绘制类进行功能扩展
class PaintDecorator : public Paint
{
public:
	PaintDecorator(Paint* pt) : m_pPt(pt) { }
	
	void Draw()
	{
		m_pPt->Draw();
		AddedPaint();
	}
	virtual void AddedPaint() = 0;

protected:
	Paint* m_pPt;
};

//附加边框类，对绘制类添加边框绘制功能
class BoarderDecorator : public PaintDecorator
{
public:
	BoarderDecorator(Paint* pt) : PaintDecorator(pt)
	{
	}

	void AddedPaint()
	{
		std::cout << "With Boarder!" << std::endl;
	}
};

void main()
{
	Shape* pShape = new Circle(new BoarderDecorator(new RedPaint()));
	pShape->Show();

	return;
}