规雨

2020-03-26 10:20 已编辑 Java

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设计模式

设计模式的意义
1. 七大原则
2. UML类图
3. 设计模式

设计模式的意义

编写软件过程中，程序员面临着来自耦合性，内聚性以及可维护性，可扩展性，复用性，灵活性等多方面的挑战，设计模式是为了让程序(软件)，具有更好的

代码复用性
可读性
可扩展性
可靠性 (当我们增加新的功能后，对原来的功能没有影响)
使程序呈现高内聚，低耦合的特性

1. 七大原则

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

设计模式常用的七大原则有:

单一职责原则
接口隔离原则
依赖倒转(倒置)原则
里氏替换原则
开闭原则
迪米特法则
合成复用原则

1.1 单一职责原则

描述
一个类应该只负责一项职责。
如类A负责两个不同职责：职责1，职责2。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的粒度分解为 A1，A2。

实例
假设有一个“交通工具”类，他的作用只有一个，就是“运行交通工具”，假设它只有一个run方法，打印“交通工具 xx 在地上跑”这句话。

如果我们的交通工具只是车，这个类没有问题，如果交通工具加上“飞机”、“船”，那么“交通工具飞机在地上跑”、“交通工具船在地上跑”就不符合实际。

由于交通工具有多个，因此这个类不符合“单一职责原则”。
我们可以将其改为3个类，“水上交通工具”、“空中交通工具”、“陆地交通工具”，分别对海陆空负责（单一职责）。

此外，由于这个类的功能比较单一，只有run方法，我们也可以在方法级别上实现单一职责原则，即为该类创建“水上运行”、“空中运行”、“陆地运行”方法。

注意事项与细节

降低类的复杂度，一个类只负责一项职责。
提高类的可读性，可维护性
降低变更引起的风险
通常情况下，我们应当遵守单一职责原则，只有逻辑足够简单，才可以在代码级违反单一职责原则；如果类中方法数量足够少，可以在方法级别保持单一职责原则

1.2 接口隔离原则

Interface Segregation Principle
描述
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。

实例

A通过调用B，需要操作1、2、3，
C通过调用D，需要操作1、4、5，
但是B、D都实现了1、2、3、4、5，显然B、D都实现了多余的方法。

若要符合“接口隔离原则”，只需要让B、D实现必需的接口即可。

然而，实际中我们不一定能确定B是否真的不需要4、5方法，也不能确定D是否真的不需要2、3方法。
因此，不是说学好设计模式就万事大吉的。
实际还得多方面考虑。

1.3 依赖倒转(倒置)原则

Dependence Inversion Principle
描述

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
依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
依赖倒转原则是基于这样的设计理念：相对于细节的多变性，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，抽象指的是接口或抽象类，细节就是具体的实现类)
使用接口或抽象类的目的是制定好规范，而不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

就是一句话，前期设计应当从最基本、最核心的抽象入手，构建接口。

实例
用户（User类）通过receive方法接收信息（Message类）。
如果用户接受的消息包括Email、QQ、WeChat…等多种方式，那么我们就需要在User类中写多个receive重载函数分别接收不同的消息类。
然而，谁也不知道以后还会有什么消息类，这就导致每次增加一个消息类，我们都得对User类进行修改。

如果Message不是类，而是一个接口，receive接收的是Message接口，就能解决问题。
只需要让各种不同的消息类实现Message接口，receive就能够接收他们；如果出现新的消息类，也只需要增加该消息类并实现Message接口即可，不需要对原有代码进行更改。

依赖关系传递的方式

声明接口传递：在普通方法参数中声明接口
构造方法传递：在构造方法参数中声明接口
setter方法传递：类中有个接口成员，该成员通过setter声明

注意事项和细节

低层模块尽量都要有抽象类或接口，或者两者都有，程序稳定性更好
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，利于程序扩展和优化
继承时遵循里氏替换原则

1.4 里氏替换原则

OO中的继承，产生的问题

继承包含这样一层含义：父类中凡是已经实现好的方法，实际上是在设定规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵循这些契约，但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。
继承在给程序设计带来便利的同时，也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性降低，增加对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能产生故障

解决以上问题，考虑里氏替换原则。

描述
Liskov Substitution Principle

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都代换成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，所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
在使用继承时，遵循里氏替换原则，在子类中尽量不要重写父类的方法
里氏替换原则告诉我们，继承实际上让两个类耦合性增强了，在适当的情况下，可以通过聚合，组合，依赖来解决问题。.

实例
类A的fun1是减法器，类B继承了类A；但是类B不小心将fun1重写成了加法器。
假设极端情况，类A就只有fun1方法，那么类B继承类A就没有必要了，把A唯一的方法都重写了。

实际编程中常常重写父类的方法，但是整个继承体系的复用性、稳定性较差。
一般可以这么做：让原来的父类A和子类B都继承一个更通俗的基类，取消AB继承关系，AB直接采用聚合、组合、依赖的关系实现方法调用。

比如上述实例，A和B都继承一个基础类Base（为了保证一些基本方法），然后B中声明一个成员类A，此时B可以写一个方法调用A的专有方法即可。

1.5 开闭原则

Open Closed Principle
描述

开闭原则是编程中最基础、最重要的设计原则
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。用抽象构建框架，用实现扩展细节
当软件需要变化时，尽量通过扩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。
编程中遵循其它原则，以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则

1.6 迪米特法则

描述

一个对象应该对其他对象保持最少的了解
类与类关系越密切，耦合度越大

迪米特法则(Demeter Principle)又叫最少知道原则，即一个类对自己依赖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，不泄露任何信息

迪米特法则还有个更简单的定义：只与直接的朋友通信

直接的朋友：每个对象都会与其他对象有耦合关系，只要两个对象之间有耦合关系，我们就说这两个对象之间是朋友关系。
耦合的方式很多，依赖，关联，组合，聚合等。其中，我们称出现成员变量，方法参数，方法返回值中的类为直接的朋友，而出现在局部变量中的类不是直接的朋友。也就是说，陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部。

此外，有时候我们也会引入了“陌生的朋友”而不自知。
比如较长的调用链，调用链中可能生成了多个陌生的类，这也是不被允许的。

迪米特法则的目的在于降低类之间的耦合度。

1.7 合成复用原则

描述
尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

如果仅仅是为了让B类使用A类的方法，就让B继承A，只是徒增耦合。
我们只需要在B中聚合一个A的对象，或者将A作为B的某个方法参数。

小结

找出应用中可能需要变化之处，把它们独立出来，不要和那些不需要变化的代码混在一起。
针对接口编程，而不是针对实现编程。
为了交互对象之间的松耦合设计而努力

2. UML类图

UML类图用于描述系统中的类(对象)本身的组成和类(对象)之间的各种静态关系。
类之间的关系：依赖、泛化（继承）、实现、关联、聚合与组合

note：注释
dependency依赖：用到了对方，就是依赖

类中用到了对方
是类的成员属性
是方法的返回类型
是方法接收的参数类型
方法中使用到
association关联：一对一、一对多、多对多
generalization泛化（继承）：类之间的继承
realization实现：类实现了接口
aggregation聚合：整体和部分的关系，两者具有各自的声明周期，通常通过作为类属性声明，set方法注入。
composite组合：不可分割的关系，两者共享生命周期（比如级联创建\删除），通常直接在声明属性处new出来。

详细拓展点击此处

3. 设计模式

设计模式分为三种类型，共23种

创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式。
结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、***模式。
行为型模式：模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式（Interpreter模式）、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)。