一、單一職責原則
說到這個單一原則，有很多人都不屑一顧，都會覺得它不需要刻意的去理解和學習，因為它太簡單了。稍微有些經驗的程序猿即使從來沒有讀過設計模式、從來沒有聽說過單一職責原則，在設計軟件時也會自覺的遵守這一重要原則，因為這是常識。雖然是常識，但是還是有很多人在編碼的時候也會有違背這一原則，為什么會出現這種現象呢？因為有職責擴散。所謂職責擴散，就是因為某種原因，職責P被分化為粒度更細的職責P1和P2。
不要存在多于一個導致類變更的原因。通俗的說，即一個類只負責一項職責。
class Animal {
public void breathe(String animal) {
System.out.println(String.valueOf("%s呼吸空氣",animal));
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args){
Animal animal = new Animal();
animal.breathe("牛");
animal.breathe("羊");
animal.breathe("豬");
}
}
運行結果：
牛呼吸空氣
羊呼吸空氣
豬呼吸空氣
在當前迭代中可能滿足了需求，但是當到下一個迭代，需求擴展了，加上‘魚’，發現魚不是在呼吸空氣，而是在水里的。為了遵循這一原則需要這樣寫：
class Terrestrial{
public void breathe(String animal){
System.out.println(String.valueOf("%s呼吸空氣",animal));
}
}
class Aquatic{
public void breathe(String animal){
System.out.println(String.valueOf("%s呼吸水",animal));
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args){
Terrestrial terrestrial = new Terrestrial();
terrestrial.breathe("牛");
terrestrial.breathe("羊");
terrestrial.breathe("豬");
Aquatic aquatic = new Aquatic();
aquatic.breathe("魚");
}
}
運行結果：
牛呼吸空氣
羊呼吸空氣
豬呼吸空氣
魚呼吸水
這樣寫雖然遵守了單一原則，但是隨著版本不斷迭代，需求不斷增加，各種類會越來越多，不適管理：
class Animal{
public void breathe(String animal){
if("魚".equals(animal)){
System.out.println(String.valueOf("%s呼吸水",animal));
}else{
System.out.println(String.valueOf("%s呼吸空氣",animal));
}
}
}
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");
}
}
這種修改方式要簡單的多。但是卻存在著隱患：有一天產品‘發瘋了’，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用“豬”“牛”“羊”等相關功能帶來風險，也許某一天你會發現程序運行的結果變為“牛呼吸水”了。這種修改方式直接在代碼級別上違背了單一職責原則，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(String.valueOf("%s呼吸空氣",animal));
}
public void breathe2(String animal){
System.out.println(String.valueOf("%s呼吸水",animal));
}
}
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");
}
}
這種修改方式沒有改動原來的方法，而是在類中新加了一個方法，這樣雖然也違背了單一職責原則，但在方法級別上卻是符合單一職責原則的，因為它并沒有動原來方法的代碼。這三種方式各有優缺點，那么在實際編程中，采用哪一中呢？其實這真的比較難說，需要根據實際情況來確定。我的原則是：只有邏輯足夠簡單，才可以在代碼級別上違反單一職責原則；只有類中方法數量足夠少，才可以在方法級別上違反單一職責原則；
遵循單一職責原的優點有：
可以降低類的復雜度，一個類只負責一項職責，其邏輯肯定要比負責多項職責簡單的多；
提高類的可讀性，提高系統的可維護性；
變更引起的風險降低，變更是必然的，如果單一職責原則遵守的好，當修改一個功能時，可以顯著降低對其他功能的影響。
單一職責原則不只是面向對象編程思想所特有的，只要是模塊化的程序設計，都適用單一職責原則。
二、里氏替換原則
肯定有很多人和我剛看到這項原則的時候一樣，對這個原則的名字充滿疑惑，為什么叫里氏。其實原因就是這項原則最早是在1988年，由麻省理工學院的一位姓里的女士（Barbara Liskov）提出來的。
大家都知道，繼承有這樣一層含義：父類中凡是已經實現好的方法（相對于抽象方法而言），實際上是在設定一系列的規范和契約，雖然它不強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，就會對整個繼承體系造成破壞。而里氏替換原則就是表達了這一層含義。
繼承作為面向對象三大特性之一，在給程序設計帶來巨大便利的同時，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，如果一個類被其他的類所繼承，則當這個類需要修改時，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生故障。
舉例說明繼承的風險，我們需要完成一個兩數相減的功能，由類A來負責。
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));
}
}
運行結果：
100-50=50
100-80=20
之后又增加了功能：完成兩數相加，然后再與100求和，由類B來負責。即類B需要完成兩個功能：兩數相減。兩數相加，然后再加100。
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));
}
}
運行結果：
100-50=150
100-80=180
100+20+100=220
我們發現原本運行正常的相減功能發生了錯誤。原因就是類B在給方法起名時無意中重寫了父類的方法，造成所有運行相減功能的代碼全部調用了類B重寫后的方法，造成原本運行正常的功能出現了錯誤。在本例中，引用基類A完成的功能，換成子類B之后，發生了異常。在實際編程中，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，但是整個繼承體系的可復用性會比較差，特別是運用多態比較頻繁時，程序運行出錯的幾率非常大。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更通俗的基類，原有的繼承關系去掉，采用依賴、聚合，組合等關系代替。
里氏替換原則通俗的來講就是：子類可以擴展父類的功能，但不能改變父類原有的功能。它包含以下4層含義：
子類可以實現父類的抽象方法，但不能覆蓋父類的非抽象方法。
子類中可以增加自己特有的方法。
當子類的方法重載父類的方法時，方法的前置條件（即方法的形參）要比父類方法的輸入參數更寬松。
當子類的方法實現父類的抽象方法時，方法的后置條件（即方法的返回值）要比父類更嚴格。
三、依賴倒置原則
定義：高層模塊不應該依賴低層模塊，二者都應該依賴其抽象；抽象不應該依賴細節；細節應該依賴抽象。
依賴倒置原則基于這樣一個事實：相對于細節的多變性，抽象的東西要穩定的多。以抽象為基礎搭建起來的架構比以細節為基礎搭建起來的架構要穩定的多。在java中，抽象指的是接口或者抽象類，細節就是具體的實現類，使用接口或者抽象類的目的是制定好規范和契約，而不去涉及任何具體的操作，把展現細節的任務交給他們的實現類去完成。
依賴倒置原則的核心思想是面向接口編程，我們依舊用一個例子來說明面向接口編程比相對于面向實現編程好在什么地方。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。代碼如下：
class Book{
public String getContent(){
return "很久很久以前有一個阿拉伯的故事……";
}
}
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());
}
}
運行結果：
媽媽開始講故事
很久很久以前有一個阿拉伯的故事……
幾天之后，產品又添加需求了：不是給書而是給一份報紙，讓這位母親講一下報紙上的故事，這個時候，我們就需要叮哐一頓修改代碼：
class Newspaper{
public String getContent(){
return "疑因內部宮斗被離職，中興 70 后程序員從公司墜樓 ????……";
}
}
她居然不會讀報紙上的故事，這太荒唐了，只是將書換成報紙，居然必須要修改Mother才能讀。假如以后產品瘋了，不停的添加需求，換成雜志呢？換成網頁呢？還要不斷地修改Mother，這顯然不是好的設計。原因就是Mother與Book之間的耦合性太高了，必須降低他們之間的耦合度才行。
我們新建一個抽象的接口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發生依賴關系，而Book和Newspaper都屬于讀物，他們各自都去實現IReader接口，這樣就符合依賴倒置原則了，代碼修改為：
class Newspaper implements IReader {
public String getContent(){
return "疑因內部宮斗被離職，中興 70 后程序員從公司墜樓……";
}
}
class Book implements IReader{
public String getContent(){
return "中興 42 歲員工墜亡悲劇發生后，你如何看待 30+ 職場危機？……";
}
}
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());
}
}
運行結果：
媽媽開始講故事
中興 42 歲員工墜亡悲劇發生后，你如何看待 30+ 職場危機？……
媽媽開始講故事
疑因內部宮斗被離職，中興 70 后程序員從公司墜樓……
代碼這樣修改后，無論以后產品怎樣添加或者修改需求，我們就可以怎樣擴展Client類，不需要再修改Mother類。其實在實際情況中，代表高層模塊的Mother類將負責完成主要的業務邏輯，一旦需要對它進行修改，出現錯誤的風險極大。所以遵循依賴倒置原則可以降低類之間的耦合性，提高系統的穩定性，降低修改程序造成的風險。
傳遞依賴關系有三種方式，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：構造方法傳遞和setter方法傳遞。（就先不一一舉例了）
在實際編程中，我們一般需要做到如下3點：
1、低層模塊盡量都要有抽象類或接口，或者兩者都有。
2、變量的聲明類型盡量是抽象類或接口。
3、使用繼承時遵循里氏替換原則。
依賴倒置原則的核心就是要我們面向接口編程。
四、接口隔離原則
定義：客戶端不應該依賴它不需要的接口；一個類對另一個類的依賴應該建立在最小的接口上。
先來看一張圖：
理解：
類A依賴接口I中的方法1、方法2、方法3，類B是對類A依賴的實現。類C依賴接口I中的方法1、方法4、方法5，類D是對類C依賴的實現。對于類B和類D來說，雖然他們都存在著用不到的方法（也就是圖中紅色字體標記的方法），但由于實現了接口I，所以也必須要實現這些用不到的方法。
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實現接口I的方法1");
}
public void method2() {
System.out.println("類B實現接口I的方法2");
}
public void method3() {
System.out.println("類B實現接口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中有這兩個方法，
//所以在實現過程中即使這兩個方法的方法體為空，也要將這兩個沒有作用的方法進行實現。
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實現接口I的方法1");
}
//對于類D來說，method2和method3不是必需的，但是由于接口A中有這兩個方法，
//所以在實現過程中即使這兩個方法的方法體為空，也要將這兩個沒有作用的方法進行實現。
public void method2() {}
public void method3() {}
public void method4() {
System.out.println("類D實現接口I的方法4");
}
public void method5() {
System.out.println("類D實現接口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());
}
}
如果接口過于臃腫，只要接口中出現的方法，不管對依賴于它的類有沒有用處，實現類中都必須去實現這些方法，這顯然不是好的設計。如果將這個設計修改為符合接口隔離原則，就必須對接口I進行拆分。
修改之后：
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實現接口I1的方法1");
}
public void method2() {
System.out.println("類B實現接口I2的方法2");
}
public void method3() {
System.out.println("類B實現接口I2的方法3");
}
}
class C{
public void depend1(I1 i){
i.method1();
}
public void depend2(I3 i){
i.method4();
}
public void depend3(I3 i){
i.method5();
}
}
class D implements I1, I3{
public void method1() {
System.out.println("類D實現接口I1的方法1");
}
public void method4() {
System.out.println("類D實現接口I3的方法4");
}
public void method5() {
System.out.println("類D實現接口I3的方法5");
}
}
建立單一接口，不要建立龐大臃腫的接口，盡量細化接口，接口中的方法盡量少。也就是說，我們要為各個類建立專用的接口，而不要試圖去建立一個很龐大的接口供所有依賴它的類去調用。在程序設計中，依賴幾個專用的接口要比依賴一個綜合的接口更靈活。接口是設計時對外部設定的“契約”，通過分散定義多個接口，可以預防外來變更的擴散，提高系統的靈活性和可維護性。
很多人都會覺的接口隔離原則和單一職責原則很相似，其實并不是。其一，單一職責原則注重的是職責；而接口隔離原則注重的是對接口依賴的隔離。其二，單一職責原則主要是約束類，其次才是接口和方法，它針對的是程序中的實現和細節；而接口隔離原則主要約束接口，主要針對抽象，針對程序整體框架的構建。
采用接口隔離原則對接口進行約束時，要注意以下幾點：
1、接口盡量小，但是要有限度。對接口進行細化可以提高程序設計靈活性是不掙的事實，但是如果過小，則會造成接口數量過多，使設計復雜化。所以一定要適度。
2、為依賴接口的類定制服務，只暴露給調用的類它需要的方法，它不需要的方法則隱藏起來。只有專注地為一個模塊提供定制服務，才能建立最小的依賴關系。
3、提高內聚，減少對外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。
五、迪米特法則
定義：一個對象應該對其他對象保持最少的了解。
軟件編程總的原則：低耦合，高內聚。無論是面向過程編程還是面向對象編程，只有使各個模塊之間的耦合盡量的低，才能提高代碼的復用率。
迪米特法則又叫最少知道原則，通俗的來講，就是一個類對自己依賴的類知道的越少越好。也就是說，對于被依賴的類來說，無論邏輯多么復雜，都盡量地的將邏輯封裝在類的內部，對外除了提供的public方法，不對外泄漏任何信息。迪米特法則還有一個更簡單的定義：只與直接的朋友通信。直接的朋友：每個對象都會與其他對象有耦合關系，只要兩個對象之間有耦合關系，我們就說這兩個對象之間是朋友關系。
eg:有一個集團公司，下屬單位有分公司和直屬部門，現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計:
//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());
}
}
這個設計的主要問題出在CompanyManager中，根據迪米特法則，只與直接的朋友發生通信，而SubEmployee類并不是CompanyManager類的直接朋友（以局部變量出現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系，這樣設計顯然是增加了不必要的耦合。
修改后：
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());
}
}
}
為分公司增加了打印人員ID的方法，總公司直接調用來打印，從而避免了與分公司的員工發生耦合。
六、開閉原則
定義：一個軟件實體如類、模塊和函數應該對擴展開放，對修改關閉。
開閉原則是面向對象設計中最基礎的設計原則，它指導我們如何建立穩定靈活的系統。開閉原則可能是設計模式六項原則中定義最模糊的一個了，它只告訴我們對擴展開放，對修改關閉，可是到底如何才能做到對擴展開放，對修改關閉，并沒有明確的告訴我們。以前，如果有人告訴我“你進行設計的時候一定要遵守開閉原則”，我會覺的他什么都沒說，但貌似又什么都說了。因為開閉原則的概念太模糊了。
其實，我們遵循設計模式前面5大原則，以及使用23種設計模式的目的就是遵循開閉原則。
總結：
1、單一職責原則告訴我們實現類要職責單一；
2、里氏替換原則告訴我們不要破壞繼承體系；
3、依賴倒置原則告訴我們要面向接口編程；
4、接口隔離原則告訴我們在設計接口的時候要精簡單一；
5、迪米特法則告訴我們要降低耦合。
6、1+2+3+4+5=6（前五＝6）
