單一職責(zé)原則 (SRP)

全稱

SRP , Single Responsibility Principle 單一職責(zé)原則

說明

一個(gè)類應(yīng)該是只有一組相關(guān)性比較高的函數(shù)、數(shù)據(jù)的封裝。 就一個(gè)類而言，應(yīng)該只專注于做一件事和僅有一個(gè)引起它變化的原因。通俗的說，即一個(gè)類只負(fù)責(zé)一項(xiàng)職責(zé)。

所謂職責(zé)，我們可以理解他為功能，就是設(shè)計(jì)的這個(gè)類功能應(yīng)該只有一個(gè)。也可以理解為引起變化的原因，當(dāng)有兩個(gè)變化會要求修改這個(gè)類，那么就要考慮拆分這個(gè)類了。

優(yōu)點(diǎn)

1. 可以降低類的復(fù)雜度，一個(gè)類只負(fù)責(zé)一項(xiàng)職責(zé)，其邏輯肯定要比負(fù)責(zé)多項(xiàng)職責(zé)簡單的多；
2. 提高類的可讀性，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性；
3. 變更引起的風(fēng)險(xiǎn)降低，變更是必然的，如果單一職責(zé)原則遵守的好，當(dāng)修改一個(gè)功能時(shí)，可以顯著降低對其他功能的影響。
4. 消除耦合，減小因需求變化引起代碼僵化。

實(shí)現(xiàn)

問題由來：類T負(fù)責(zé)兩個(gè)不同的職責(zé)：職責(zé)P1，職責(zé)P2。當(dāng)由于職責(zé)P1需求發(fā)生改變而需要修改類T時(shí)，有可能會導(dǎo)致原本運(yùn)行正常的職責(zé)P2功能發(fā)生故障。

解決方案：遵循單一職責(zé)原則。分別建立兩個(gè)類T1、T2，使T1完成職責(zé)P1功能，T2完成職責(zé)P2功能。這樣，當(dāng)修改類T1時(shí)，不會使職責(zé)P2發(fā)生故障風(fēng)險(xiǎn)；同理，當(dāng)修改T2時(shí)，也不會使職責(zé)P1發(fā)生故障風(fēng)險(xiǎn)。

但是如何劃分一個(gè)類、一個(gè)函數(shù)的職責(zé)，每個(gè)人都有自己的看法，這需要根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)、具體的業(yè)務(wù)邏輯而定。但是也有一些基本的原則，例如，兩個(gè)完全不一樣的功能就不應(yīng)該放在一個(gè)類中。

1. 接口職責(zé)單一，不過分耦合不關(guān)聯(lián)的方法在同一個(gè)接口里
2. 方法職責(zé)單一，比如修改用戶姓名、電話、身份證數(shù)據(jù)，盡量不通過一個(gè)方法傳入多個(gè)參數(shù)去同時(shí)修改，而是分成對應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)一個(gè)方法，令方法粒度足夠小
3. 影響類結(jié)構(gòu)變化的原因要單一

案例

說到單一職責(zé)原則，很多人都會不屑一顧。因?yàn)樗唵瘟恕Ｉ杂薪?jīng)驗(yàn)的程序員即使從來沒有讀過設(shè)計(jì)模式、從來沒有聽說過單一職責(zé)原則，在設(shè)計(jì)軟件時(shí)也會自覺的遵守這一重要原則，因?yàn)檫@是常識。在軟件編程中，誰也不希望因?yàn)樾薷牧艘粋€(gè)功能導(dǎo)致其他的功能發(fā)生故障。而避免出現(xiàn)這一問題的方法便是遵循單一職責(zé)原則。雖然單一職責(zé)原則如此簡單，并且被認(rèn)為是常識，但是即便是經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員寫出的程序，也會有違背這一原則的代碼存在。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？因?yàn)橛?code>職責(zé)擴(kuò)散。所謂職責(zé)擴(kuò)散，就是因?yàn)槟撤N原因，職責(zé)P被分化為粒度更細(xì)的職責(zé)P1和P2。

比如：類T只負(fù)責(zé)一個(gè)職責(zé)P，這樣設(shè)計(jì)是符合單一職責(zé)原則的。后來由于某種原因，也許是需求變更了，也許是程序的設(shè)計(jì)者境界提高了，需要將職責(zé)P細(xì)分為粒度更細(xì)的職責(zé)P1，P2，這時(shí)如果要使程序遵循單一職責(zé)原則，需要將類T也分解為兩個(gè)類T1和T2，分別負(fù)責(zé)P1、P2兩個(gè)職責(zé)。但是在程序已經(jīng)寫好的情況下，這樣做簡直太費(fèi)時(shí)間了。所以，簡單的修改類T，用它來負(fù)責(zé)兩個(gè)職責(zé)是一個(gè)比較不錯(cuò)的選擇，雖然這樣做有悖于單一職責(zé)原則。（這樣做的風(fēng)險(xiǎn)在于職責(zé)擴(kuò)散的不確定性，因?yàn)槲覀儾粫氲竭@個(gè)職責(zé)P，在未來可能會擴(kuò)散為P1，P2，P3，P4……Pn。所以記住，在職責(zé)擴(kuò)散到我們無法控制的程度之前，立刻對代碼進(jìn)行重構(gòu)。）

舉例說明，用一個(gè)類描述動物呼吸這個(gè)場景：

class Animal{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空氣");
    }
}
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
    }
} 

運(yùn)行結(jié)果：
牛呼吸空氣
羊呼吸空氣

程序上線后，發(fā)現(xiàn)問題了，并不是所有的動物都呼吸空氣的，比如魚就是呼吸水的。修改時(shí)如果遵循單一職責(zé)原則，需要將Animal類細(xì)分為陸生動物類Terrestrial，水生動物Aquatic，代碼如下：

class Terrestrial{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空氣");
    }
}
class Aquatic{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸水");
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Terrestrial terrestrial = new Terrestrial();
        terrestrial.breathe("牛");
        terrestrial.breathe("羊");

        Aquatic aquatic = new Aquatic();
        aquatic.breathe("魚");
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：
牛呼吸空氣
羊呼吸空氣
魚呼吸水

我們會發(fā)現(xiàn)如果這樣修改花銷是很大的，除了將原來的類分解之外，還需要修改客戶端。而直接修改類Animal來達(dá)成目的雖然違背了單一職責(zé)原則，但花銷卻小的多，代碼如下：

class Animal{
    public void breathe(String animal){
        if("魚".equals(animal)){
            System.out.println(animal+"呼吸水");
        }else{
            System.out.println(animal+"呼吸空氣");
        }
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("豬");
        animal.breathe("魚");
    }
} 

可以看到，這種修改方式要簡單的多。但是卻存在著隱患：有一天需要將魚分為呼吸淡水的魚和呼吸海水的魚，則又需要修改Animal類的breathe方法，而對原有代碼的修改會對調(diào)用“豬”“牛”“羊”等相關(guān)功能帶來風(fēng)險(xiǎn)，也許某一天你會發(fā)現(xiàn)程序運(yùn)行的結(jié)果變?yōu)椤芭：粑绷恕＿@種修改方式直接在代碼級別上違背了單一職責(zé)原則，雖然修改起來最簡單，但隱患卻是最大的。還有一種修改方式：

class Animal{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空氣");
    }

    public void breathe2(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸水");
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("豬");
        animal.breathe2("魚");
    }
} 

可以看到，這種修改方式?jīng)]有改動原來的方法，而是在類中新加了一個(gè)方法，這樣雖然也違背了單一職責(zé)原則，但在方法級別上卻是符合單一職責(zé)原則的，因?yàn)樗]有動原來方法的代碼。這三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，那么在實(shí)際編程中，采用哪一中呢？其實(shí)這真的比較難說，需要根據(jù)實(shí)際情況來確定。

只有邏輯足夠簡單，才可以在代碼級別上違反單一職責(zé)原則；只有類中方法數(shù)量足夠少，才可以在方法級別上違反單一職責(zé)原則；

例如本文所舉的這個(gè)例子，它太簡單了，它只有一個(gè)方法，所以，無論是在代碼級別上違反單一職責(zé)原則，還是在方法級別上違反，都不會造成太大的影響。實(shí)際應(yīng)用中的類都要復(fù)雜的多，一旦發(fā)生職責(zé)擴(kuò)散而需要修改類時(shí)，除非這個(gè)類本身非常簡單，否則還是遵循單一職責(zé)原則的好。

里氏替換原則 (LSP)

全稱

LSP , Liskov Substitution Principle , 里氏替換原則

說明

里氏替換原則依賴于繼承、多態(tài)。只要父類能出現(xiàn)的地方子類就可以出現(xiàn)（因?yàn)槔^承），而且替換為子類也不會產(chǎn)生任何錯(cuò)誤或異常，使用者不需要知道是父類還是子類。但是反過來不行，有子類出現(xiàn)的地方，父類未必適應(yīng)（子類有的方法父類未必有）。

優(yōu)點(diǎn)

• 代碼重用，減少創(chuàng)建類的成本，每個(gè)子類都擁有父類的方法和屬性；
• 子類和父類基本相似，但又有卻別；
• 提高代碼可擴(kuò)展性
• 可以很容易的實(shí)現(xiàn)同一父類下各個(gè)子類的互換，而客戶端可以毫不察覺。

缺點(diǎn)

• 繼承是侵入性的，只要繼承就必須擁有父類的所有屬性和方法；
• 可能造成子類代碼冗余、靈活性降低，因?yàn)樽宇惐仨殦碛懈割惖膶傩院头椒ā?/li>

實(shí)現(xiàn)

• 問題由來：有一功能P1，由類A完成。現(xiàn)需要將功能P1進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)展后的功能為P，其中P由原有功能P1與新功能P2組成。新功能P由類A的子類B來完成，則子類B在完成新功能P2的同時(shí)，有可能會導(dǎo)致原有功能P1發(fā)生故障。

• 解決方案：當(dāng)使用繼承時(shí)，遵循里氏替換原則。類B繼承類A時(shí)，除添加新的方法完成新增功能P2外，盡量不要重寫父類A的方法，也盡量不要重載父類A的方法。

里氏替換原則的核心原理是抽象，抽象又依賴于繼承這個(gè)特性。

1. 子類必須完全實(shí)現(xiàn)父類的方法
2. 子類可以有自己的修改（即重寫, 重載, 或其添加它父類中沒有的方法等）
3. 子類中override的方法，傳入?yún)?shù)類型必須是與父類相同類型，或是子類型

原話是：覆蓋或?qū)崿F(xiàn)父類的方法時(shí) 輸入?yún)?shù)可以被放大（即子類化），但一般編程時(shí)override都是使用相同的類型，使用時(shí)才因應(yīng)多態(tài)性傳入子類使用。

4. 子類中override的方法，返回類型必須是與父類相同類型，或是子類型

原話是：覆蓋或?qū)崿F(xiàn)父類的方法時(shí) 輸出結(jié)果可以被縮小（即父化）

實(shí)例

繼承包含這樣一層含義：父類中凡是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)好的方法（相對于抽象方法而言），實(shí)際上是在設(shè)定一系列的規(guī)范和契約，雖然它不強(qiáng)制要求所有的子類必須遵從這些契約，但是如果子類對這些非抽象方法任意修改，就會對整個(gè)繼承體系造成破壞。而里氏替換原則就是表達(dá)了這一層含義。

繼承作為面向?qū)ο笕筇匦灾唬诮o程序設(shè)計(jì)帶來巨大便利的同時(shí)，也帶來了弊端。比如使用繼承會給程序帶來侵入性，程序的可移植性降低，增加了對象間的耦合性，如果一個(gè)類被其他的類所繼承，則當(dāng)這個(gè)類需要修改時(shí)，必須考慮到所有的子類，并且父類修改后，所有涉及到子類的功能都有可能會產(chǎn)生故障。

舉例說明繼承的風(fēng)險(xiǎn)，我們需要完成一個(gè)兩數(shù)相減的功能，由類A來負(fù)責(zé)。

class A{
    public int func1(int a, int b){
        return a-b;
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        A a = new A();
        System.out.println("100-50="+a.func1(100, 50));
        System.out.println("100-80="+a.func1(100, 80));
    }
} 

運(yùn)行結(jié)果：
100-50=50
100-80=20

后來，我們需要增加一個(gè)新的功能：完成兩數(shù)相加，然后再與100求和，由類B來負(fù)責(zé)。即類B需要完成兩個(gè)功能：

兩數(shù)相減。兩數(shù)相加，然后再加100。
由于類A已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)功能，所以類B繼承類A后，只需要再完成第二個(gè)功能就可以了，代碼如下：

class B extends A{
    public int func1(int a, int b){
        return a+b;
    }
    
    public int func2(int a, int b){
        return func1(a,b)+100;
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        B b = new B();
        System.out.println("100-50="+b.func1(100, 50));
        System.out.println("100-80="+b.func1(100, 80));
        System.out.println("100+20+100="+b.func2(100, 20));
    }
} 

類B完成后，運(yùn)行結(jié)果：
100-50=150
100-80=180
100+20+100=220

我們發(fā)現(xiàn)原本運(yùn)行正常的相減功能發(fā)生了錯(cuò)誤。原因就是類B在給方法起名時(shí)無意中重寫了父類的方法，造成所有運(yùn)行相減功能的代碼全部調(diào)用了類B重寫后的方法，造成原本運(yùn)行正常的功能出現(xiàn)了錯(cuò)誤。在本例中，引用基類A完成的功能，換成子類B之后，發(fā)生了異常。在實(shí)際編程中，我們常常會通過重寫父類的方法來完成新的功能，這樣寫起來雖然簡單，但是整個(gè)繼承體系的可復(fù)用性會比較差，特別是運(yùn)用多態(tài)比較頻繁時(shí)，程序運(yùn)行出錯(cuò)的幾率非常大。如果非要重寫父類的方法，比較通用的做法是：原來的父類和子類都繼承一個(gè)更通俗的基類，原有的繼承關(guān)系去掉，采用依賴、聚合，組合等關(guān)系代替。

里氏替換原則通俗的來講就是：子類可以擴(kuò)展父類的功能，但不能改變父類原有的功能。它包含以下4層含義：

1. 子類可以實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法，但不能覆蓋父類的非抽象方法。
2. 子類中可以增加自己特有的方法。
3. 當(dāng)子類的方法重載父類的方法時(shí)，方法的前置條件（即方法的形參）要比父類方法的輸入?yún)?shù)更寬松。
4. 當(dāng)子類的方法實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法時(shí)，方法的后置條件（即方法的返回值）要比父類更嚴(yán)格。

看上去很不可思議，因?yàn)槲覀儠l(fā)現(xiàn)在自己編程中常常會違反里氏替換原則，程序照樣跑的好好的。所以大家都會產(chǎn)生這樣的疑問，假如我非要不遵循里氏替換原則會有什么后果？后果就是：你寫的代碼出問題的幾率將會大大增加。

依賴倒置原則 (DIP)

全稱

DIP, Dependence Inversion Principle , 依賴倒置原則

說明

模塊間的依賴通過抽象發(fā)生，實(shí)現(xiàn)類之間不發(fā)生直接的依賴關(guān)系，其依賴關(guān)系是通過接口和抽象類產(chǎn)生的。

即面向接口編程，或者說是面向抽象編程。依賴抽象(接口或者抽象類)，而不依賴具體實(shí)現(xiàn)。高層次(調(diào)用端)的模塊不依賴于低層次(實(shí)現(xiàn)類)的模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。細(xì)節(jié)：實(shí)現(xiàn)類，實(shí)現(xiàn)接口或者繼承抽象類而產(chǎn)生的類就是細(xì)節(jié)，可以直接被實(shí)例化.

優(yōu)點(diǎn)

使用傳統(tǒng)過程化程序設(shè)計(jì)所創(chuàng)建的依賴關(guān)系，策略依賴于細(xì)節(jié)，這是糟糕的，因?yàn)椴呗允艿郊?xì)節(jié)改變的影響。依賴倒置原則使細(xì)節(jié)和策略都依賴于抽象，抽象的穩(wěn)定性決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

遵循依賴倒置原則可以降低類之間的耦合性，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低修改程序造成的風(fēng)險(xiǎn)。

缺點(diǎn)

在抽象層次上的耦合雖然有靈活性，但也帶來了額外的復(fù)雜性，如果一個(gè)具體類發(fā)生變化的可能性非常小，那么抽象耦合能發(fā)揮的好處便十分有限，這時(shí)可以用具體耦合反而會更好。

實(shí)現(xiàn)

• 問題由來：類A直接依賴類B，假如要將類A改為依賴類C，則必須通過修改類A的代碼來達(dá)成。這種場景下，類A一般是高層模塊，負(fù)責(zé)復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯；類B和類C是低層模塊，負(fù)責(zé)基本的原子操作；假如修改類A，會給程序帶來不必要的風(fēng)險(xiǎn)。
  
  
• 解決方案：將類A修改為依賴接口I，類B和類C各自實(shí)現(xiàn)接口I，類A通過接口I間接與類B或者類C發(fā)生聯(lián)系，則會大大降低修改類A的幾率。

以抽象方式耦合是依賴倒轉(zhuǎn)原則的關(guān)鍵。抽象耦合關(guān)系總要涉及具體類從抽象類繼承，并且需要保證在任何引用到基類的地方都可以改換成其子類，因此，里氏代換原則是依賴倒轉(zhuǎn)原則的基礎(chǔ)。

• 層次化: 所有結(jié)構(gòu)良好的面向?qū)ο髽?gòu)架都具有清晰的層次定義，每個(gè)層次通過一個(gè)定義良好的、受控的接口向外提供一組內(nèi)聚的服務(wù)。

• 依賴于抽象: 建議不依賴于具體類，即程序中所有的依賴關(guān)系都應(yīng)該終止于抽象類或者接口。 盡量做到：

1. 任何變量都不應(yīng)該持有一個(gè)指向具體類的指針或者引用。
2. 任何類都不應(yīng)該從具體類派生。
3. 任何方法都不應(yīng)該覆寫它的任何基類中的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的方法。

實(shí)例

依賴倒置原則基于這樣一個(gè)事實(shí)：相對于細(xì)節(jié)的多變性，抽象的東西要穩(wěn)定的多。以抽象為基礎(chǔ)搭建起來的架構(gòu)比以細(xì)節(jié)為基礎(chǔ)搭建起來的架構(gòu)要穩(wěn)定的多。在java中，抽象指的是接口或者抽象類，細(xì)節(jié)就是具體的實(shí)現(xiàn)類，使用接口或者抽象類的目的是制定好規(guī)范和契約，而不去涉及任何具體的操作，把展現(xiàn)細(xì)節(jié)的任務(wù)交給他們的實(shí)現(xiàn)類去完成。

依賴倒置原則的核心思想是面向接口編程，下面用一個(gè)例子來說明面向接口編程比相對于面向?qū)崿F(xiàn)編程好在什么地方。場景是這樣的，母親給孩子講故事，只要給她一本書，她就可以照著書給孩子講故事了。

class Book{
    public String getContent(){
        return "很久很久以前有一個(gè)阿拉伯的故事……";
    }
}

class Mother{
    public void narrate(Book book){
        System.out.println("媽媽開始講故事");
        System.out.println(book.getContent());
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Mother mother = new Mother();
        mother.narrate(new Book());
    }
} 
運(yùn)行結(jié)果：
媽媽開始講故事
很久很久以前有一個(gè)阿拉伯的故事……

運(yùn)行良好，假如有一天，需求變成這樣：不是給書而是給一份報(bào)紙，讓這位母親講一下報(bào)紙上的故事，報(bào)紙的代碼如下：

class Newspaper{
    public String getContent(){
        return "林書豪38+7領(lǐng)導(dǎo)尼克斯擊敗湖人……";
    }
} 

a

我們引入一個(gè)抽象的接口IReader。讀物，只要是帶字的都屬于讀物：

interface IReader{
    public String getContent();
} 

Mother類與接口IReader發(fā)生依賴關(guān)系，而Book和Newspaper都屬于讀物的范疇，他們各自都去實(shí)現(xiàn)IReader接口，這樣就符合依賴倒置原則了。

class Newspaper implements IReader {
    public String getContent(){
        return "林書豪17+9助尼克斯擊敗老鷹……";
    }
}
class Book implements IReader{
    public String getContent(){
        return "很久很久以前有一個(gè)阿拉伯的故事……";
    }
}

class Mother{
    public void narrate(IReader reader){
        System.out.println("媽媽開始講故事");
        System.out.println(reader.getContent());
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Mother mother = new Mother();
        mother.narrate(new Book());
        mother.narrate(new Newspaper());
    }
}
運(yùn)行結(jié)果：
媽媽開始講故事
很久很久以前有一個(gè)阿拉伯的故事……
媽媽開始講故事
林書豪17+9助尼克斯擊敗老鷹……

這樣修改后，無論以后怎樣擴(kuò)展Client類，都不需要再修改Mother類了。這只是一個(gè)簡單的例子，實(shí)際情況中，代表高層模塊的Mother類將負(fù)責(zé)完成主要的業(yè)務(wù)邏輯，一旦需要對它進(jìn)行修改，引入錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)極大。

采用依賴倒置原則給多人并行開發(fā)帶來了極大的便利，比如上例中，原本Mother類與Book類直接耦合時(shí)，Mother類必須等Book類編碼完成后才可以進(jìn)行編碼，因?yàn)?code>Mother類依賴于Book類。修改后的程序則可以同時(shí)開工，互不影響，因?yàn)?code>Mother與 Book 類一點(diǎn)關(guān)系也沒有。參與協(xié)作開發(fā)的人越多、項(xiàng)目越龐大，采用依賴導(dǎo)致原則的意義就越重大。

傳遞依賴關(guān)系有三種方式，以上的例子中使用的方法是接口傳遞，另外還有兩種傳遞方式：構(gòu)造方法傳遞和setter方法傳遞。

在實(shí)際編程中，我們一般需要做到如下3點(diǎn)：

• 低層模塊盡量都要有抽象類或接口，或者兩者都有。
• 變量的聲明類型盡量是抽象類或接口。
• 使用繼承時(shí)遵循里氏替換原則。

接口隔離原則 (ISP)

全稱

ISP, Interface Segregation Principles 接口隔離原則

說明

客戶端不應(yīng)該依賴它不需要的接口。也就是說：在設(shè)計(jì)類時(shí)，我們需要將各種接口隔離，使用最少的接口，類之間的依賴應(yīng)該建立在最小的接口上。說白了就是，讓客戶端依賴的接口盡量小。

使用多個(gè)專一功能的接口比使用一個(gè)的總接口總要好。從一個(gè)客戶類的角度來講：一個(gè)類對另外一個(gè)類的依賴性應(yīng)當(dāng)是建立在最小接口上的。過于臃腫的接口是對接口的污染，不應(yīng)該強(qiáng)迫客戶依賴于它們不用的方法。

優(yōu)點(diǎn)

將非常龐大、臃腫的接口拆分成更小的和更具體的接口，這樣客戶只需要知道他們感興趣的方法。目的就是：系統(tǒng)解耦合，從而容易重構(gòu)，更改和重新部署。隔離了實(shí)現(xiàn)類的細(xì)節(jié)。

實(shí)現(xiàn)

• 問題由來：類A通過接口I依賴類B，類C通過接口I依賴類D，如果接口I對于類A和類B來說不是最小接口，則類B和類D必須去實(shí)現(xiàn)他們不需要的方法。
  
  
• 解決方案：將臃腫的接口I拆分為獨(dú)立的幾個(gè)接口，類A和類C分別與他們需要的接口建立依賴關(guān)系。也就是采用接口隔離原則。

不應(yīng)該強(qiáng)迫用戶依賴于他們不用的方法。

1. 利用委托分離接口。
2. 利用多繼承分離接口。

實(shí)例

不遵循接口隔離原則

interface I {
    public void method1();
    public void method2();
    public void method3();
    public void method4();
    public void method5();
}

class A{
    public void depend1(I i){
        i.method1();
    }
    public void depend2(I i){
        i.method2();
    }
    public void depend3(I i){
        i.method3();
    }
}

class B implements I{
    public void method1() {
        System.out.println("類B實(shí)現(xiàn)接口I的方法1");
    }
    public void method2() {
        System.out.println("類B實(shí)現(xiàn)接口I的方法2");
    }
    public void method3() {
        System.out.println("類B實(shí)現(xiàn)接口I的方法3");
    }
    //對于類B來說，method4和method5不是必需的，但是由于接口A中有這兩個(gè)方法，
    //所以在實(shí)現(xiàn)過程中即使這兩個(gè)方法的方法體為空，也要將這兩個(gè)沒有作用的方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
    public void method4() {}
    public void method5() {}
}

class C{
    public void depend1(I i){
        i.method1();
    }
    public void depend2(I i){
        i.method4();
    }
    public void depend3(I i){
        i.method5();
    }
}

class D implements I{
    public void method1() {
        System.out.println("類D實(shí)現(xiàn)接口I的方法1");
    }
    public void method2() {}
    public void method3() {}

    public void method4() {
        System.out.println("類D實(shí)現(xiàn)接口I的方法4");
    }
    public void method5() {
        System.out.println("類D實(shí)現(xiàn)接口I的方法5");
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        A a = new A();
        a.depend1(new B());
        a.depend2(new B());
        a.depend3(new B());
        
        C c = new C();
        c.depend1(new D());
        c.depend2(new D());
        c.depend3(new D());
    }
} 

可以看到，如果接口過于臃腫，只要接口中出現(xiàn)的方法，不管對依賴于它的類有沒有用處，實(shí)現(xiàn)類中都必須去實(shí)現(xiàn)這些方法，這顯然不是好的設(shè)計(jì)。如果將這個(gè)設(shè)計(jì)修改為符合接口隔離原則，就必須對接口I進(jìn)行拆分。
遵循接口隔離原則

 interface I1 {
    public void method1();
}

interface I2 {
    public void method2();
    public void method3();
}

interface I3 {
    public void method4();
    public void method5();
}

class A{
    public void depend1(I1 i){
        i.method1();
    }
    public void depend2(I2 i){
        i.method2();
    }
    public void depend3(I2 i){
        i.method3();
    }
}

class B implements I1, I2{
    public void method1() {
        System.out.println("類B實(shí)現(xiàn)接口I1的方法1");
    }
    public void method2() {
        System.out.println("類B實(shí)現(xiàn)接口I2的方法2");
    }
    public void method3() {
        System.out.println("類B實(shí)現(xiàn)接口I2的方法3");
    }
}

接口隔離原則的含義是：建立單一接口，不要建立龐大臃腫的接口，盡量細(xì)化接口，接口中的方法盡量少。也就是說，我們要為各個(gè)類建立專用的接口，而不要試圖去建立一個(gè)很龐大的接口供所有依賴它的類去調(diào)用。

本文例子中，將一個(gè)龐大的接口變更為3個(gè)專用的接口所采用的就是接口隔離原則。在程序設(shè)計(jì)中，依賴幾個(gè)專用的接口要比依賴一個(gè)綜合的接口更靈活。接口是設(shè)計(jì)時(shí)對外部設(shè)定的“契約”，通過分散定義多個(gè)接口，可以預(yù)防外來變更的擴(kuò)散，提高系統(tǒng)的靈活性和可維護(hù)性。

接口隔離原則VS單一職責(zé)原則

說到這里，很多人會覺的接口隔離原則跟之前的單一職責(zé)原則很相似，其實(shí)不然。其一，單一職責(zé)原則原注重的是職責(zé)；而接口隔離原則注重對接口依賴的隔離。其二，單一職責(zé)原則主要是約束類，其次才是接口和方法，它針對的是程序中的實(shí)現(xiàn)和細(xì)節(jié)；而接口隔離原則主要約束接口接口，主要針對抽象，針對程序整體框架的構(gòu)建。

采用接口隔離原則對接口進(jìn)行約束時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：

• 接口盡量小，但是要有限度。如果過小，則會造成接口數(shù)量過多，使設(shè)計(jì)復(fù)雜化。所以一定要適度。
• 為依賴接口的類定制服務(wù)，只暴露給調(diào)用的類它需要的方法，它不需要的方法則隱藏起來。只有專注地為一個(gè)模塊提供定制服務(wù)，才能建立最小的依賴關(guān)系。
• 提高內(nèi)聚，減少對外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。

運(yùn)用接口隔離原則，一定要適度，接口設(shè)計(jì)的過大或過小都不好。設(shè)計(jì)接口的時(shí)候，只有多花些時(shí)間去思考和籌劃，才能準(zhǔn)確地實(shí)踐這一原則。

迪米特原則 (LOD)

全稱

LOD, Law of Demeter, 迪米特原則 or LKP, Least Knowledge Principle, 最少知識原則

說明

對象與對象之間應(yīng)該使用盡可能少的方法來關(guān)聯(lián)，避免千絲萬縷的關(guān)系。
一個(gè)對象應(yīng)該對其他對象有最少的了解。一個(gè)類應(yīng)該對自己需要耦合或調(diào)用的類知道的最少，類的內(nèi)部如何實(shí)現(xiàn)與調(diào)用者或者依賴者沒有關(guān)系，調(diào)用者或者依賴者只需知道它需要的方法即可。

優(yōu)點(diǎn)

迪特米法則 的核心要求是類間解耦，低耦合。也就是說，對于被依賴的類來說，無論邏輯多么復(fù)雜，都盡量地的將邏輯封裝在類的內(nèi)部，對外除了提供的public方法，不對外泄漏任何信息。

類與類之間的關(guān)系越密切，耦合度越大，一個(gè)類發(fā)生改變時(shí)，對另一個(gè)類的影響也就越大，Only Talk To Your Immedate Friends 只于直接的朋友通信。直接朋友？每個(gè)對象都必然回去其他類有耦合關(guān)系，兩個(gè)對象耦合就成為朋友關(guān)系。

缺點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)此法則會令到系統(tǒng)產(chǎn)生大量的中轉(zhuǎn)或中轉(zhuǎn)類，導(dǎo)致系統(tǒng)的復(fù)雜性提高，給維護(hù)帶來了難度。解耦是有限度的，在實(shí)際項(xiàng)目中，需要適度考慮這個(gè)原則，而不必過分遵循，不執(zhí)行是不對的，但過分執(zhí)行就是“過猶不及”。

實(shí)現(xiàn)

• 問題由來：類與類之間的關(guān)系越密切，耦合度越大，當(dāng)一個(gè)類發(fā)生改變時(shí)，對另一個(gè)類的影響也越大。
  
  
• 解決方案：盡量降低類與類之間的耦合。

迪米特法則的主要用意是控制信息的過載，在將其運(yùn)用到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1. 在類的劃分上，應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建有弱耦合的類。類之間的耦合越弱，就越有利于復(fù)用。
2. 在類的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，每一個(gè)類都應(yīng)當(dāng)盡量降低成員的訪問權(quán)限。一個(gè)類不應(yīng)當(dāng)public自己的屬性，而應(yīng)當(dāng)提供取值和賦值的方法讓外界間接訪問自己的屬性。
3. 在類的設(shè)計(jì)上，只要有可能，一個(gè)類應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成不變類。
4. 在對其它對象的引用上，一個(gè)類對其它對象的引用應(yīng)該降到最低。

實(shí)現(xiàn)

自從我們接觸編程開始，就知道了軟件編程的總的原則：低耦合，高內(nèi)聚。無論是面向過程編程還是面向?qū)ο缶幊蹋挥惺垢鱾€(gè)模塊之間的耦合盡量的低，才能提高代碼的復(fù)用率。低耦合的優(yōu)點(diǎn)不言而喻，但是怎么樣編程才能做到低耦合呢？那正是迪米特法則要去完成的。

耦合的方式很多，依賴、關(guān)聯(lián)、組合、聚合等。其中，我們稱出現(xiàn)成員變量、方法參數(shù)、方法返回值中的類為直接的朋友，而出現(xiàn)在局部變量中的類則不是直接的朋友。也就是說，陌生的類最好不要作為局部變量的形式出現(xiàn)在類的內(nèi)部。

舉一個(gè)例子：有一個(gè)集團(tuán)公司，下屬單位有分公司和直屬部門，現(xiàn)在要求打印出所有下屬單位的員工ID。先來看一下違反迪米特法則的設(shè)計(jì)。

 //總公司員工
class Employee{
    private String id;
    public void setId(String id){
        this.id = id;
    }
    public String getId(){
        return id;
    }
}

//分公司員工
class SubEmployee{
    private String id;
    public void setId(String id){
        this.id = id;
    }
    public String getId(){
        return id;
    }
}

class SubCompanyManager{
    public List<SubEmployee> getAllEmployee(){
        List<SubEmployee> list = new ArrayList<SubEmployee>();
        for(int i=0; i<100; i++){
            SubEmployee emp = new SubEmployee();
            //為分公司人員按順序分配一個(gè)ID
            emp.setId("分公司"+i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
}

class CompanyManager{

    public List<Employee> getAllEmployee(){
        List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
        for(int i=0; i<30; i++){
            Employee emp = new Employee();
            //為總公司人員按順序分配一個(gè)ID
            emp.setId("總公司"+i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
    
    public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){
        List<SubEmployee> list1 = sub.getAllEmployee();
        for(SubEmployee e:list1){
            System.out.println(e.getId());
        }

        List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
        for(Employee e:list2){
            System.out.println(e.getId());
        }
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        CompanyManager e = new CompanyManager();
        e.printAllEmployee(new SubCompanyManager());
    }
} 

現(xiàn)在這個(gè)設(shè)計(jì)的主要問題出在CompanyManager中，根據(jù)迪米特法則，只與直接的朋友發(fā)生通信，而SubEmployee類并不是CompanyManager類的直接朋友（以局部變量出現(xiàn)的耦合不屬于直接朋友），從邏輯上講總公司只與他的分公司耦合就行了，與分公司的員工并沒有任何聯(lián)系，這樣設(shè)計(jì)顯然是增加了不必要的耦合。按照迪米特法則，應(yīng)該避免類中出現(xiàn)這樣非直接朋友關(guān)系的耦合。修改后的代碼如下:

class SubCompanyManager{
    public List<SubEmployee> getAllEmployee(){
        List<SubEmployee> list = new ArrayList<SubEmployee>();
        for(int i=0; i<100; i++){
            SubEmployee emp = new SubEmployee();
            //為分公司人員按順序分配一個(gè)ID
            emp.setId("分公司"+i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
    public void printEmployee(){
        List<SubEmployee> list = this.getAllEmployee();
        for(SubEmployee e:list){
            System.out.println(e.getId());
        }
    }
}

class CompanyManager{
    public List<Employee> getAllEmployee(){
        List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
        for(int i=0; i<30; i++){
            Employee emp = new Employee();
            //為總公司人員按順序分配一個(gè)ID
            emp.setId("總公司"+i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
    
    public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){
        sub.printEmployee();
        List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
        for(Employee e:list2){
            System.out.println(e.getId());
        }
    }
}

修改后，為分公司增加了打印人員ID的方法，總公司直接調(diào)用來打印，從而避免了與分公司的員工發(fā)生耦合。

總結(jié)

迪米特法則的初衷是降低類之間的耦合，由于每個(gè)類都減少了不必要的依賴，因此的確可以降低耦合關(guān)系。但是凡事都有度，雖然可以避免與非直接的類通信，但是要通信，必然會通過一個(gè)“中介”來發(fā)生聯(lián)系，例如本例中，總公司就是通過分公司這個(gè)“中介”來與分公司的員工發(fā)生聯(lián)系的。過分的使用迪米特原則，會產(chǎn)生大量這樣的中介和傳遞類，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜度變大。所以在采用迪米特法則時(shí)要反復(fù)權(quán)衡，既做到結(jié)構(gòu)清晰，又要高內(nèi)聚低耦合。

開閉原則 (OCP)

全稱

OCP , Open Close Principle 開閉原則

說明

程序中的對象（類、模塊、函數(shù)等）應(yīng)該對于擴(kuò)展開放，對于修改是封閉的。

優(yōu)點(diǎn)

按照OCP原則設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)，降低了程序各部分之間的耦合性，其適應(yīng)性、靈活性、穩(wěn)定性都比較好。

程序一旦開發(fā)完成，程序中的一個(gè)類的實(shí)現(xiàn)只因錯(cuò)誤而被修改，當(dāng)已有軟件系統(tǒng)需要增加新的功能時(shí)，不需要對作為系統(tǒng)基礎(chǔ)的抽象層進(jìn)行修改，只需要在原有基礎(chǔ)上附加新的模塊就能實(shí)現(xiàn)所需要添加的功能。增加的新模塊對原有的模塊完全沒有影響或影響很小，這樣就無須為原有模塊進(jìn)行重新測試。

實(shí)現(xiàn)

• 問題由來：在軟件的生命周期內(nèi)，因?yàn)樽兓⑸壓途S護(hù)等原因需要對軟件原有代碼進(jìn)行修改時(shí)，可能會給舊代碼中引入錯(cuò)誤，也可能會使我們不得不對整個(gè)功能進(jìn)行重構(gòu)，并且需要原有代碼經(jīng)過重新測試。
  
  
• 解決方案：當(dāng)軟件需要變化時(shí)，盡量通過擴(kuò)展軟件實(shí)體的行為來實(shí)現(xiàn)變化，而不是通過修改已有的代碼來實(shí)現(xiàn)變化。

在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中，不允許更改的是系統(tǒng)的抽象層，而允許擴(kuò)展的是系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)層。換言之，定義一個(gè)一勞永逸的抽象設(shè)計(jì)層，允許盡可能多的行為在實(shí)現(xiàn)層被實(shí)現(xiàn)。

解決問題關(guān)鍵在于抽象化，抽象化是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的第一個(gè)核心本質(zhì)。

在面向?qū)ο缶幊讨校ㄟ^抽象類及接口，規(guī)定了具體類的特征作為抽象層，相對穩(wěn)定，不需更改，從而滿足“對修改關(guān)閉”；而從抽象類導(dǎo)出的具體類可以改變系統(tǒng)的行為，從而滿足“對擴(kuò)展開放”。

實(shí)例

開閉原則可能是設(shè)計(jì)模式六項(xiàng)原則中定義最模糊的一個(gè)了，它只告訴我們對擴(kuò)展開放，對修改關(guān)閉，可是到底如何才能做到對擴(kuò)展開放，對修改關(guān)閉。其實(shí)，我們遵循設(shè)計(jì)模式前面5大原則，以及使用23種設(shè)計(jì)模式的目的就是遵循開閉原則。

開閉原則無非就是想表達(dá)這樣一層意思：用抽象構(gòu)建框架，用實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展細(xì)節(jié)。

說到這里，再回想一下前面說的5項(xiàng)原則，恰恰是告訴我們用抽象構(gòu)建框架，用實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展細(xì)節(jié)的注意事項(xiàng)而已：

• 單一職責(zé)原則告訴我們實(shí)現(xiàn)類要職責(zé)單一；
• 里氏替換原則告訴我們不要破壞繼承體系；
• 依賴倒置原則告訴我們要面向接口編程；
• 接口隔離原則告訴我們在設(shè)計(jì)接口的時(shí)候要精簡單一；
• 迪米特法則告訴我們要降低耦合。
• 而開閉原則是總綱，他告訴我們要對擴(kuò)展開放，對修改關(guān)閉。

總結(jié)

對這六個(gè)原則的遵守并不是是和否的問題，而是多和少的問題，也就是說，我們一般不會說有沒有遵守，而是說遵守程度的多少。任何事都是過猶不及，制定這六個(gè)原則的目的并不是要我們刻板的遵守他們，而需要根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)用。對他們的遵守程度只要在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，就算是良好的設(shè)計(jì)。

圖中的每一條維度各代表一項(xiàng)原則，我們依據(jù)對這項(xiàng)原則的遵守程度在維度上畫一個(gè)點(diǎn)，則如果對這項(xiàng)原則遵守的合理的話，這個(gè)點(diǎn)應(yīng)該落在紅色的同心圓內(nèi)部；如果遵守的差，點(diǎn)將會在小圓內(nèi)部；如果過度遵守，點(diǎn)將會落在大圓外部。一個(gè)良好的設(shè)計(jì)體現(xiàn)在圖中，應(yīng)該是六個(gè)頂點(diǎn)都在同心圓中的六邊形。

在上圖中，設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)2屬于良好的設(shè)計(jì)，他們對六項(xiàng)原則的遵守程度都在合理的范圍內(nèi)；設(shè)計(jì)3、設(shè)計(jì)4設(shè)計(jì)雖然有些不足，但也基本可以接受；設(shè)計(jì)5則嚴(yán)重不足，對各項(xiàng)原則都沒有很好的遵守；而設(shè)計(jì)6則遵守過渡了，設(shè)計(jì)5和設(shè)計(jì)6都是迫切需要重構(gòu)的設(shè)計(jì)。