一文带你读懂：设计模式的六大原则

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发布于: 2021 年 01 月 24 日

1、写在开头

因此在学习设计模式之前，我们先回顾六大原则，它们分别是：

单一职责原则（Single Responsibility Principle）
开闭原则（Open Closed Principle）
里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）
迪米特法则（Law of Demeter），又叫“最少知道法则”
接口隔离原则（Interface Segregation Principle）
依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle）

2、单一职责原则（Single Responsibility Principle）

单一职责原则内涵：

单一职责原则是针对类来说的，即一个类应该只负责一项职责。

例子 1： 如类 T 负责两个不同职责：职责 P1，职责 P2。当职责 P1 需求变更而改变 T 时，可能造成职责 P2 发生故障，所以需要将类 T 的粒度分解为 T1，T2。

例如，产品经理就是整理需求，程序员就是写代码，分工明确：

//产品经理public class ProduceManager {  //...整理需求}//勤奋的程序员public class Coder { //...写代码}

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大白话：

一个类干好自己应该干的事情，别越界而导致业务耦合。

好处：

类的复杂性降低，实现什么职责都有清晰明确的定义；
可读性高，复杂性降低，可读性自然就提高了；
可维护性提高，可读性提高了，那自然更容易维护了；
变更引起的风险降低，变更是必不可少的，如果接口的单一职责做得好，一个接口修改只对相应的实现类有影响，对其他的接口无影响，这对系统的扩展性、维护性都有非常大的帮助。

3、开闭原则（Open Closed Principle）

开闭原则内涵：

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。

例子 2：

我们的公司里面有许许多多的程序员，无论男女都在认真的写代码。但是有天我们的程序媛们觉得自己有“加工资的需求”。此时，我们可以将这个动作抽象到新的接口里面，然后 FemaleCoder 去实现这个动作以完成拓展。


//公司工作                                                 class Company{                                           private List<Coder> coders = new ArrayList<>();      void working(){                                        for (Coder code : coders){                            code.coding();                                }                                                }                                                  }                                                      //程序员写代码interface Coder{  void coding();}//程序媛class FemaleCoder implements Coder{  @Override  public void coding() {    //...  }}//程序猿class MaleCoder implements Coder{  @Override  public void coding() {    //...  }}

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新的接口标识“涨工资的需求”：


//待遇福利interface Salary{  //涨工资动作  void raise();}

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修改新增的 FemaleCoder 类：


//程序媛class FemaleCoder implements Coder, Salary{  @Override  public void coding() {    //...  }
  @Override  public void raise() {    //...我要加薪  }}

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4、里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）

里氏替换原则内涵：

所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

遵循里氏替换原则，在子类中尽量不要重写和重载父类的方法。

举例子 3：

我们的子类程序猿 (MaleCoder) 和程序媛(FemaleCoder) ，同继承了基类程序员（CoderPeople）。

那么凡是程序员使用的地方，无论对于程序员还是程序媛，都应该可以无缝替换。


//写代码的人class CoderPeople {  public void coding(){    //...  }}//程序媛class FemaleCoder extends CoderPeople{  @Override  public void coding() {    //...  }}//程序猿class MaleCoder extends CoderPeople{}

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调用点：


public class LiskovSubstitutionPrinciple {  public static void main(String[] args) {    //用 CoderPeople 的子类 FemaleCoder 的实例来替换 CoderPeople的实例，程序工作正常    working(new FemaleCoder());  }  private static void working(CoderPeople shape){    System.out.println("开始写代码");    shape.coding();    System.out.println("结束写代码");  }}

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UML：

大白话：

里氏替换原则首先突出的是面向对象的三大特性之一：“继承”。它要求我们去遵守，是因为不遵守导致的代价太大了。
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。

好处：

大大降低程序运行出错的概率。

5、接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

接口隔离原则内涵：

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。（原则中的接口，是一个泛泛而言的接口，不仅仅指 Java 中的接口，还包括其中的抽象类）

举例子 4：

这个图的意思是：类 A 依赖接口 I 中的方法 1，方法 2，方法 3，类 B 是对类 A 依赖的实现；类 C 依赖接口 I 中的方法 1，方法 4，方法 5，类 D 是对类 C 依赖的实现。对于类 B 和类 D 来说，虽然存在用不到的方法（红色标记所示），但由于实现了接口 I，所以也必须要实现这些用不到的方法。

如果接口过于臃肿，只要接口中出现的方法，不管对依赖于它的类有没有用处，实现类中都必须去实现这些方法，这显然不是好的设计。

如果将这个设计修改为符合接口隔离原则，就必须对接口 I 进行拆分。在这里我们将原有的接口 I 拆分为三个接口，拆分后的设计如图所示：

注意：

可能会觉得接口隔离原则和之前的单一职责原则很相似，其实不然。
单一职责注重职责，而接口隔离原则注重对接口依赖的隔离；
单一职责是约束类，其次是方法，针对的是程序中的实现和细节；而接口隔离原则约束的是接口，针对的是抽象，程序整体框架的构建。

大白话：

定义接口时要权衡考虑是否可拆分多个模块中。
使用接口时要权衡考虑是否简化实现的接口列表。

好处：

使用多个专门的接口。专门的接口也就是提供给多个模块的接口。
提供给几个模块就应该有几个接口，而不是建立一个臃肿庞大的接口，所有的模块都可以访问。

6、迪米特法则（Law of Demeter）

迪米特法则内涵：

一个对象应该对其他对象有最少的了解。

这个例子中，我们知道总公司经理管理总公司员工，分公司经理管理分公司员工。

下面的例子是符合迪米特法则的：


//总公司员工class Employee{  private String id;}//分公司员工class SubEmployee{  private String id;}//分公司经理class SubCompanyManager{  List<SubEmployee> subEmployees = new ArrayList<SubEmployee>();}//总公司经理class CompanyManager{  List<Employee> employeeList = new ArrayList<Employee>();}

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下面的例子是不符合迪米特法则的，因为分公司员工对于总公司经理来说，是不需要知道的类：


//总公司经理class CompanyManager{  //总公司员工  List<Employee> employeeList = new ArrayList<Employee>();  //分公司员工  List<SubEmployee> subEmployees = new ArrayList<SubEmployee>();}

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UML：

大白话：

一个类对自己需要耦合或者调用的类知道的最少，你类内部怎么复杂，我不管，那是你的事，我只知道你有提供好的公用方法，我能正常调用即可。

7、依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle）

依赖倒置原则内涵：

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。

核心思想是面向接口编程。

举例子 6：

程序员喜欢搬砖，随着年龄和经验增加，从一开始搬的普通砖头，逐渐变为银砖，到后来慢慢变为金砖...

那么分析可以知道：程序员是高层模块，而“普通砖头”、“银砖”和“金砖”都视为底层模块。

底层模块

//砖头interface Brick{}//石头砖头class StoneBrick implements Brick{}//银砖头class SilverBrick implements Brick{}//金砖头class GoldBrick implements Brick{}

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高层模块


//搬砖的程序员class CoderMan{  void movingBrick(Brick brick){    //....  }}

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如此一来，不管哪种砖头，程序员都可以搬了。（无论以后怎样扩展 Brick 类，都不需要再修改 CoderMan 类了）

    CoderMan coderMan = new CoderMan();        coderMan.movingBrick(new StoneBrick());       coderMan.movingBrick(new SilverBrick());       coderMan.movingBrick(new GoldBrick());

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UML：