设计模式之六大设计原则

很久之前就听说过设计模式的大名,但是一直没有集中精力完整的去学习设计模式,最近打算完整的学习一下设计模式,并把学习的收获及心得记录下来。本篇博客主要内容为:设计模式的六大设计原则。

Design-Pattem-MindMap

一、概述

设计模式(Design pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问,设计模式于己于他人于系统都是多赢的;设计模式使代码编制真正工程化;设计模式是软件工程的基石脉络,如同大厦的结构一样。

设计原则则是设计模式所遵循的规则,设计模式就是实现了这些原则,从而达到了代码复用、增加可维护性的目的。

二、六大设计原则

2.1 单一职责原则(Single Responsibility Principle - SRP)

一个类,只有一个引起它变化的原因。应该只有一个职责。每一个职责都是变化的一个轴线,如果一个类有一个以上的职责,这些职责就耦合在了一起。这会导致脆弱的设计。当一个职责发生变化时,可能会影响其它的职责。另外,多个职责耦合在一起,会影响复用性。例如:要实现逻辑和界面的分离。

2.2 开放封闭原则(Open Closed Principle - OCP)

软件实体应该是可扩展,而不可修改的。也就是说,对扩展是开放的,而对修改是封闭的
对扩展开放,意味着有新的需求或变化时,可以对现有代码进行扩展,以适应新的情况。
对修改封闭,意味着类一旦设计完成,就可以独立完成其工作,而不要对类进行任何修改。
封装变化,是实现开放封闭原则的重要手段,对于经常发生变化的状态一般将其封装为一个抽象。
拒绝滥用抽象,只将经常变化的部分进行抽象,这种经验可以从设计模式的学习与应用中获得。

2.3 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle - LSP)

里氏替换原则通俗的来讲就是:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。它包含以下4层含义:

  1. 子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。
  2. 子类中可以增加自己特有的方法。
  3. 当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的形参)要比父类方法的输入参数更宽松。
  4. 当子类的方法实现父类的抽象方法时,方法的后置条件(即方法的返回值)要比父类更严格。

2.4 最少知识原则(Least Knowledge Principle - LKP)

最少知识原则又叫迪米特法则。核心思想是:低耦合、高内聚
一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用,使得系统功能模块相对独立。也就是说一个软件实体应当尽可能少的与其他实体发生相互作用。这样,当一个模块修改时,就会尽量少的影响其他的模块,扩展会相对容易,这是对软件实体之间通信的限制,它要求限制软件实体之间通信的宽度和深度。

2.5 接口隔离原则(Interface Segregation Principle - ISP)

接口隔离原则的含义是:建立单一接口,不要建立庞大臃肿的接口,尽量细化接口,接口中的方法尽量少
采用接口隔离原则对接口进行约束时,要注意以下几点:

  1. 接口尽量小,但是要有限度。对接口进行细化可以提高程序设计灵活性是不挣的事实,但是如果过小,则会造成接口数量过多,使设计复杂化。所以一定要适度。
  2. 为依赖接口的类定制服务,只暴露给调用的类它需要的方法,它不需要的方法则隐藏起来。只有专注地为一个模块提供定制服务,才能建立最小的依赖关系。
  3. 提高内聚,减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。

2.6 依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle - DIP)

依赖倒置原则的核心思想是面向接口编程,不应该面向实现类编程。
在实际编程中,要做到下面3点:

  1. 低层模块尽量都要有抽象类或接口,或者两者都有。
  2. 变量的声明类型尽量是抽象类或接口。
  3. 使用继承时遵循里氏替换原则。

三、其他设计原则

除了以上六大设计原则之外。还有一些其他的设计原则,下面只做简单介绍,

3.1 组合/聚合复用原则(Composition/Aggregation Reuse Principle - CARP)

当要扩展类的功能时,优先考虑使用组合,而不是继承。这条原则在 23 种经典设计模式中频繁使用,如:代理模式、装饰模式、适配器模式等。可见江湖地位非常之高!
这也是面向对象中的一个重要原则

3.2 无环依赖原则(Acyclic Dependencies Principle - ADP)

当 A 模块依赖于 B 模块,B 模块依赖于 C 模块,C 依赖于 A 模块,此时将出现循环依赖。在设计中应该避免这个问题,可通过引入“中介者模式”解决该问题。

3.3 共同封装原则(Common Closure Principle - CCP)

应该将易变的类放在同一个包里,将变化隔离出来。该原则是“开放-封闭原则”的延生。

3.4 共同重用原则(Common Reuse Principle - CRP)

如果重用了包中的一个类,那么也就相当于重用了包中的所有类,我们要尽可能减小包的大小。

3.5 好莱坞原则(Hollywood Principle - HP)

好莱坞明星的经纪人一般都很忙,他们不想被打扰,往往会说:Don’t call me, I’ll call you. 翻译为:不要联系我,我会联系你。对应于软件设计而言,最著名的就是“控制反转”(或称为“依赖注入”),我们不需要在代码中主动的创建对象,而是由容器帮我们来创建并管理这些对象。

3.6 不要重复你自己(Don’t repeat yourself - DRY)

不要让重复的代码到处都是,要让它们足够的重用,所以要尽可能地封装。

3.7 保持它简单与傻瓜(Keep it simple and stupid - KISS)

不要让系统变得复杂,界面简洁,功能实用,操作方便,要让它足够的简单,足够的傻瓜。

3.8 高内聚与低耦合(High Cohesion and Low Coupling - HCLC)

模块内部需要做到内聚度高,模块之间需要做到耦合度低。

3.9 惯例优于配置(Convention over Configuration - COC)

尽量让惯例来减少配置,这样才能提高开发效率,尽量做到“零配置”。很多开发框架都是这样做的。

3.10 命令查询分离(Command Query Separation - CQS)

在定义接口时,要做到哪些是命令,哪些是查询,要将它们分离,而不要揉到一起。

3.11 关注点分离(Separation of Concerns - SOC)

将一个复杂的问题分离为多个简单的问题,然后逐个解决这些简单的问题,那么这个复杂的问题就解决了。难就难在如何进行分离。

3.12 契约式设计(Design by Contract - DBC)

模块或系统之间的交互,都是基于契约(接口或抽象)的,而不要依赖于具体实现。该原则建议我们要面向契约编程。

3.13 你不需要它(You aren’t gonna need it - YAGNI)

不要一开始就把系统设计得非常复杂,不要陷入“过度设计”的深渊。应该让系统足够的简单,而却又不失扩展性,这是其中的难点。

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