1、设计模式的七大原则

设计模式常用的七大原则有:

1） 单一职责原则

2）接口隔离原则

3）依赖倒转原则

4）里氏替换原则

5）开闭原则

6）迪米特法则

7）合成复用原则

1.1 单一职责原则

基本介绍：

对类来说，即一个类只能负责一项职责，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

A 注意细节：

1）降低类的复杂度，一个类只负责一个职责

2）提高类的可读性，可维护性

3）降低变更引起的风险

4）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；只有类中方法数量足够少，可以在方法级别保持单一职责原则

应用实例

package com.lty.pattern.singleresponsibility;public class SingleResponsibility {public static void main(String[] args) {Vehicle 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....");}
}

问题分析

1）运行结果中不管是摩托车，飞机还是汽车，都是在公路上运行
2）解决办法，我们应该将Vehicle 分解成不同的类

代码实现

package com.lty.pattern.singleresponsibility.imporve;public class SingleResponsibility {public static void main(String[] args) {RoadVehicle roadVehicle = new RoadVehicle();roadVehicle.run("摩托车");roadVehicle.run("汽车");AirVehicle airVehicle = new AirVehicle();airVehicle.run("飞机");}
}//方案 2 的分析
//1. 遵守单一职责原则
//2. 但是这样做的改动很大，即将类分解，同时修改客户端
//3. 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 [分析说明]

package com.lty.pattern.singleresponsibility.imporve;public class SingleResponsibility03 {public static void main(String[] args) {Vehicle2 vehicle2	= new Vehicle2();vehicle2.run("汽车");vehicle2.runWater("轮船");vehicle2.runAir("飞机");}
}//1. 这种修改方法没有对原来的类做大的修改，只是增加方法
//2. 这里虽然没有在类这个级别上遵守单一职责原则，但是在方法级别上，仍然是遵守单一职责
class Vehicle2 {public void run(String vehicle) {//处理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....");}
}

1.2 接口隔离原则(Interface Segregation Principle)

A 基本介绍

设计应用程序的时候，如果一个模块包含多个子模块，那么我们应该小心对模块做出抽象。设想该模块由一个类实现，我们可以把系统抽象成一个接口。但是要添加一个新的模块扩展程序时，如果要添加的模块只包含原系统中的一些子模块，那么系统就会强迫我们实现接口中的所有方法，并且清寒要编写一些哑方法。这样的接口被称为肚胖接口或者被污染的接口，使用这样的接口将会给系统引入一些不当的行为，这些不当的行为可能导致不正确的结果，也可能导入资源浪费。

表明客户端不应该被强迫实现一些他们不会使用的接口，一个类对另一个的依赖应该建立在最小接口上

借鉴：https://www.runoob.com/note/39073

B 设计要求

C 分析

1. 类 A 通过接口 Interface1 依赖类 B，类 C 通过接口 Interface1 依赖类 D，如果接口 Interface1 对于类 A 和类 C
   来说不是最小接口，那么类 B 和类 D 必须去实现他们不需要的方法。
2. 按隔离原则应当这样处理：
   将接口 Interface1 拆分为独立的几个接口**(这里我们拆分成 3 个接口)**，类 A 和类 C 分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则

代码见idea中

D 应传统方法的问题和使用接口隔离原则改进

1. 类 A 通过接口 Interface1 依赖类 B，类 C 通过接口 Interface1 依赖类 D，如果接口 Interface1 对于类 A 和类 C来说不是最小接口，那么类 B 和类 D 必须去实现他们不需要的方法
2. 将接口 Interface1 拆分为独立的几个接口，类 A 和类 C 分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则
3. 接口 Interface1 中出现的方法，根据实际情况拆分为三个接口

1.3、依赖倒转（倒置）原则

依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle）是程序要依赖于抽象接口，不要依赖于具体实现。简单的说就是要求对抽象进行编程，不要对实现进行编程，这样就降低了客户与实现模块间的耦合。

A 基本介绍

依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)是指：

1）高层模块不应依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象（比如抽象类，接口）

2）抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象

3）依赖倒转（倒置）中心思想就是面向接口编程

4）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

5） 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

B 意图

面向过程的开发，上层调用下层，上层依赖于下层，当下层剧烈变动时上层也要跟着变动，这就会导致模块的复用性降低而且大大提高了开发的成本。

面向对象的开发很好的解决了这个问题，一般情况下抽象的变化概率很小，让用户程序赖于抽象，实现的细节也依赖于抽象。即使实现细节不断变动，只要抽象不变，客户程序就不需要变化。这大大降低了客户程序与实现细节的耦合度。

C 依赖关系传递的三种方式和应用案例

1）接口床传递

2）构造方法传递

3）setter方式传递

package com.atguigu.principle.inversion.improve;public class DependencyPass {public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub ChangHong changHong = new ChangHong();
//	OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
//	openAndClose.open(changHong);//通过构造器进行依赖传递
//	OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose(changHong);
//	openAndClose.open();
//通过 setter 方法进行依赖传递OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose(); openAndClose.setTv(changHong); openAndClose.open();}
}// 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 {
//
//	@Override
//	public void play() {
//	// TODO Auto-generated method stub
//	System.out.println("长虹电视机，打开");
//	}
//
// }实现接口
// class OpenAndClose implements IOpenAndClose{
// public void open(ITV tv){
// tv.play();
// }
// }// 方式 2: 通过构造方法依赖传递
// interface IOpenAndClose {
// public void open(); //抽象方法
// }
// interface ITV { //ITV 接口
// public void play();
// }
// class OpenAndClose implements IOpenAndClose{
// public ITV tv; //成员
// public OpenAndClose(ITV tv){ //构造器
// this.tv = tv;
// }
// public void open(){
// this.tv.play();
// }
// }// 方式 3 ,  通过 setter 方法传递
interface IOpenAndClose {public void open(); // 抽象方法public void setTv(ITV tv);
}interface ITV { // ITV 接口public void play();
}class OpenAndClose implements IOpenAndClose { private ITV tv;public void setTv(ITV tv) { this.tv = tv;}public void open() { this.tv.play();}
}class ChangHong implements ITV {@Overridepublic void play() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("长虹电视机，打开");}
}

D 依赖倒转原则的注意事项和细节

1. 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.
2. 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
3. 继承时遵循里氏替换原则

1.4 里氏替换原则

OOP 中的继承性的思考和说明

4. 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。
5. 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
6. 问题提出：在编程中，如何正确的使用继承? => 里氏替换原则

学习补充OOP：

**面向对象(OOP)**就是基于对象概念，以对象为中心，以类和继承为构造机制，充分利用接口和多态提供灵活性，来认识、理解、刻划客观世界和设计、构建相应的软件系统。面向对象的特征：虽然各种面向对象编程语言相互有别，但都能看到它们对面向对象基本特征的支持，即 “抽象、封装、继承、多态”

A 基本介绍

1. 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)在 1988 年，由麻省理工学院的以为姓里的女士提出的。
2. 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。
3. 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
4. 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。

package com.lty.pattern.liskov;public class Liskov {public static void main(String[] args) {A b = new B();//预期结果应该是8-2=6，但是在B继承A时不小心重写了，所以结果出错，不符合里氏替换原则System.out.println("8-2="+b.func1(8, 2));}
}
class A{public int func1(int x ,int y){return x-y;}
}
class B extends A{//这里模拟不小心重写了A里面的func1public int func1(int x, int y) {return x+y;}public int func2(int x, int y) {return func1(x, y)+8;}
}

出现问题
我们发现在使用B中方法相减时发生错误，原因是，在重写A中方法时，不小心重写错误，造成原有功能错误。1) 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

解决办法
1）原本的父类（A）和子类（B）都继承一个更加通俗的基类，原有的继承关系去掉，采用依赖，聚合，组合等关系代替

2）改进方案

package com.lty.pattern.liskov.imporve;public class Liskov {public static void main(String[] args) {B b = new B();//这里B没有继承A，在使用时就不会想到，func1是计算两数相减，直接观察B中方法就可System.out.println("8+2=" + b.func1(8, 2));//两数相加System.out.println("8-2=" + b.func3(8, 2));//两数相减}
}class Base {}
//A,B都改为继承Base
class A extends Base {public int func1(int x, int y) {return x - y;}
}class B extends Base {//B如果需要使用A中的方法，使用组合关系，在B中定义Aprivate A a = new A();//这里模拟不小心重写了A里面的func1public int func1(int x, int y) {return x + y;}public int func2(int x, int y) {return func1(x, y) + 8;}//用到A中方法，使用组合关系使用Apublic int func3(int x, int y) {return a.func1(x, y);}
}

1.5 开闭原则

A 基本介绍

开闭原则（Open Closed Principle）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**(对提供方)，对修改关闭(对使用方)**。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。

B 实例

Ø类图设计，如下:

代码：方式一

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;
}
}

C 方式 1 的优缺点

优点是比较好理解，简单易操作。

缺点是违反了设计模式的 ocp 原则，即对扩展开放(提供方)，对修改关闭(使用方)。即当我们给类增加新功能的时候，尽量不修改代码，或者尽可能少修改代码.

比如我们这时要新增加一个图形种类 三角形，我们需要做如下修改，修改的地方较多

D 改进的思路分析

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

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()); graphicEditor.drawShape(new OtherGraphic());
}}//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;
}@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub System.out.println(" 绘制矩形 ");
}
}class Circle extends Shape { Circle() {
super.m_type = 2;
}
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 绘制圆形 ");
}
}
//新增画三角形
class Triangle extends Shape { Triangle() {
super.m_type = 3;
}
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
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() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(" 绘制其它图形 ");}
}

1.6 迪米特法则

基本介绍

1）一个对象应该对其他对象保持最少了解

2）类与类关系越密切，耦合度越大

3）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，不对外泄露任何信息

4）迪米特法则还有一个简单的定义：只与直接朋友通信

5） 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。

应用实例

有一个学校，下属有各个学院和总部，现要求打印出学校总部员工 ID 和学院员工的 id

代码演示

package com.lty.pattern.demeter;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;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 List getAllEmployee() {List list = new ArrayList();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;}
}class SchoolManager {//返回学校总部的员工public List getAllEmployee() {List list = new ArrayList();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List 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List list2 = this.getAllEmployee();System.out.println("------------学校总部员工------------");for (Employee e : list2) {System.out.println(e.getId());}}
}

应用实例改进

1. 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)
2. 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，将学院员工输出的方法封装到管理学院员工的管理类中。
3. 对代码按照迪米特法则 进行改进.

代码演示

package com.lty.pattern.demeter.improve;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;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 List getAllEmployee() {List list = new ArrayList();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;}//输出学院所有员工public void printEmployee(){List list = getAllEmployee();for (CollegeEmployee collegeEmployee : list) {System.out.println(collegeEmployee.getId());}}
}class SchoolManager {//返回学校总部的员工public List getAllEmployee() {List list = new ArrayList();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) {//输出学院员工编号sub.printEmployee();//输出学校总部的员工List list = getAllEmployee();System.out.println("------------学校总部员工------------");for (Employee e : list) {System.out.println(e.getId());}}
}

迪米特法则注意事项和细节

1. 迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
2. 但是注意：由于每个类都减少了不必要的依赖，因此迪米特法则只是要求降低类间(对象间)耦合关系， 并不是要求完全没有依赖关系

1.7合成复用原则

基本介绍
如果一个类只是为了使用另一个中的方法，原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承

继承是is a的关系，合成/聚合是has a 的关系

1.8 设计原则核心思想

1. 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。
2. 针对接口编程，而不是针对实现编程。
3. 为了交互对象之间的松耦合设计而努力