Java設計模式 -- 基本原則

来源:http://www.cnblogs.com/zhangfei614/archive/2016/10/21/5983773.html
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這兩個星期開始系統地學習設計模式相關的知識,對每一個原則或者設計模式主要從下麵幾點分析學習: - 定義:簡單地描述其作用 - 解決問題:說明該原則或設計模式解決什麼限制條件下的問題。 - 結構圖:繪製相關例子的UML機構圖。 - 代碼示例:通過一個例子解釋該模式的實現方法。 - 優缺點:該模式的局限... ...


這兩個星期開始系統地學習設計模式相關的知識,對每一個原則或者設計模式主要從下麵幾點分析學習:

  • 定義:簡單地描述其作用
  • 解決問題:說明該原則或設計模式解決什麼限制條件下的問題。
  • 結構圖:繪製相關例子的UML機構圖。
  • 代碼示例:通過一個例子解釋該模式的實現方法。
  • 優缺點:該模式的局限性。

參考資料:
此次學習主要依賴於下麵兩個技術網站:
設計模式Java版
Java學習助手
文章中出現的圖、代碼等大部分出自上述兩個參考資料,不作為本人的產物。

單一職責原則(Single Responsibility Principle)

定義:
一個類只負責一個功能領域的職責;換句話說,就一個類而言,應該只有一個引起它變化的原因。

註意:

  • 職責擴散是單一職責的挑戰,應在其擴散到不可控制之前進行代碼重構。
  • 只有在邏輯足夠簡單或者方法數量足夠少,才能夠違反單一職責
  • 單一職責的優點主要是:降低類的複雜度,提高類的可讀性和可維護性。

例子:
重構前:

重構後:

  • 在CustomerDataChart中定義了多種功能,例如資料庫連接、查詢顧客、顯示圖標多個職責。
  • 可以將其進行分解成三個類,分別負責不同的職責。

開閉原則(Open-Closed Principle)

定義:
軟體實體應該對擴展開放,對修改關閉。

註意:

  • 抽象化設計是開閉原則的關鍵:用抽象類構架框架,用實現擴展細節。
  • 其它原則和設計模式的整體概括,該原則是主要目標。

例子:
重構前:

重構後:

  • 先前使用type作為顯示圖類型的判斷因數,如果新增一種圖,則需要修改ChartDisplay類,違反了向修改封閉的原則。
  • 重新構建一個抽象類AbstractChart類,所有圖像顯示都需繼承實現抽象類,如果有新的顯示類只需要擴展一個新類,而不需要修改ChartDisplay類,符合向擴展開放的原則。
  • 這個重構同時也符合依賴倒置的原則,使客戶端程式不需要依賴具體實現,而是依賴抽象。
  • 但是這個重構需要客戶端知道所有顯示圖像類。

里氏代換原則(Liskov Substitution Principle)

定義:
所有引用基類(父類)的地方必需能夠透明地使用子類對象。

註意:

  • 將一個基類替換成其子類,程式不會產生任何錯誤和異常;反之則不成立。
  • 里氏代換原則要求不能破壞繼承體系,具體表現在:
    1. 子類應該實現父類的所有抽象方法,不要覆蓋父類的非抽象方法。
    2. 子類可以增加自己特有的方法。
    3. 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鬆。
    4. 當子類的方法實現父類的抽象方法時,方法的後置條件(即方法的返回值)要比父類更嚴格。

例子:
重構前:

重構後:

  • 重構前,有大量的代碼重覆,如果增加新的用戶,則需要維護EmailSender。
  • 重構後,利用里氏替換原則,能夠使用Customer基類的地方,都可以替換為其子類,方便擴展。

依賴倒置原則(Dependency Inversion Principle)

定義:
抽象不依賴於細節,細節依賴於抽象,針對介面編程。

註意:

  • 在程式代碼中傳遞參數或者關聯關係式,儘量引用高層的抽象層類。即:使用介面和抽象類進行變數生命、參數類型生命、方法返回類型生命以及數據類型的轉換。
  • 當一個對象和其它對象有依賴關係時,可以利用依賴註入的方法將類之間進行解耦。主要有三種:構造註入,Set方法和介面註入。
  • 上述三個原則之間的關係:開閉是原則,里氏是基礎,依賴倒置是手段。

參考資料:
深入理解依賴註入

例子:
重構前:

重構後:

  • 重構前如果需要更改不同的DataConvertor就需要更改CustomerDAO的源碼。
  • 重構後可以直接利用配置文件指定哪個類,並不需要修改代碼。

介面隔離原則(Interface Segregation Principle)

定義:
使用多個專門的介面,而不是使用功能複雜的單一介面。

註意:

  • 控制介面的粒度,介面不能太小,如果太小會導致系統中介面泛濫,不利於維護;介面也不能太大,太大的介面將違背介面隔離原則,靈活性較差,使用起來很不方便。

例子:
重構前:

重構後:

合成服用原則(Composite Resuse Principle)

定義:
又稱為組合/聚合復用原則(Composition/Aggregate Reuse Pinciple),儘量使用對象組合,而不是繼承來達到復用的目的。

註意:

  • 組合/聚合可以降低類之間的耦合度,並且不會暴漏類的具體實現細節,稱為“黑箱復用”;如果是使用繼承機型復用,則會將實現細節暴漏給子類,破會系統的封閉性,如果基類變化,子類也隨之變化,不具有靈活性,稱為“白箱復用”。
  • 一般來說,如果兩個類之間是"Has-A"關係,則使用組合/聚合;如果是"Is-A"關係,則使用繼承。

例子:
重構前:

重構後:

迪米特法則

定義:
一個軟體實體應當儘可能少地與其它實體發生相互作用。

註意:

  • 可以直接相互的作用包括:
    1. 當前對象本身,this。
    2. 以參數形式傳入到當前對象方法中的對象。
    3. 當前對象的成員對象。
    4. 如果當前對象的成員對象是一個集合,那麼集合中的元素也都可以直接訪問。
    5. 當前對象創建的對象。
  • 如果其它對象有相互耦合的情況,儘量採用第三者來降低耦合。

例子:
重構前:

重構後:

  • 重構前各個實體相互作用關係複雜,不利於項目維護。
  • 重構後將所有實體的操作和調用信息都交由Mediator進行中轉,利於軟體功能擴展和維護。

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