DesignPattern（一）设计模式的六个基本原则

使用设计模式的根本原因是适应变化，提高代码复用率，使软件更具有可维护性和可扩展性。并且，在进行设计的时候，也需要遵循以下几个原则：单一职责原则、开放封闭原则、里氏代替原则、依赖倒置原则、接口隔离原则、合成复用原则和迪米特法则。下面就分别介绍了每种设计原则。

依赖倒置原则DIP

1、官方定义

依赖倒置原则，英文缩写DIP，全称Dependence Inversion Principle。

原始定义：High level modules should not depend upon low level modules. Both should depend upon abstractions. Abstractions should not depend upon details. Details should depend upon abstractions。

官方翻译：高层模块不应该依赖低层模块，两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。

2、自己理解

2.1、原理解释

上面的定义不难理解，主要包含两次意思：

1）高层模块不应该直接依赖于底层模块的具体实现，而应该依赖于底层的抽象。换言之，模块间的依赖是通过抽象发生，实现类之间不发生直接的依赖关系，其依赖关系是通过接口或抽象类产生的。

2）接口和抽象类不应该依赖于实现类，而实现类依赖接口或抽象类。这一点其实不用多说，很好理解，“面向接口编程”思想正是这点的最好体现。

2.2、被“倒置”的依赖

相比传统的软件设计架构，比如我们常说的经典的三层架构，UI层依赖于BLL层，BLL层依赖于DAL层。由于每一层都是依赖于下层的实现，这样当某一层的结构发生变化时，它的上层就不得不也要发生改变，比如我们DAL里面逻辑发生了变化，可能会导致BLL和UI层都随之发生变化，这种架构是非常荒谬的！好，这个时候如果我们换一种设计思路，高层模块不直接依赖低层的实现，而是依赖于低层模块的抽象，具体表现为我们增加一个IBLL层，里面定义业务逻辑的接口，UI层依赖于IBLL层，BLL层实现IBLL里面的接口，所以具体的业务逻辑则定义在BLL里面，这个时候如果我们BLL里面的逻辑发生变化，只要接口的行为不变，上层UI里面就不用发生任何变化。

在经典的三层里面，高层模块直接依赖低层模块的实现，当我们将高层模块依赖于底层模块的抽象时，就好像依赖“倒置”了。这就是依赖倒置的由来。通过依赖倒置，可以使得架构更加稳定、更加灵活、更好应对需求变化。

2.3、依赖倒置的目的

上面说了，在三层架构里面增加一个接口层能实现依赖倒置，它的目的就是降低层与层之间的耦合，使得设计更加灵活。从这点上来说，依赖倒置原则也是“松耦合”设计的很好体现。

单一职责原则SRP

1、官方定义

单一职责原则，英文缩写SRP，全称Single Responsibility Principle。

原始定义：There should never be more than one reason for a class to change。

官方翻译：应该有且仅有一个原因引起类的变更。简单点说，一个类，最好只负责一件事，只有一个引起它变化的原因。

2、自己理解

2.1、原理解释

上面的定义不难理解，引起类变化的原因不能多于一个。也就是说每一个类只负责自己的事情，此所谓单一职责。

我们知道，在OOP里面，高内聚、低耦合是软件设计追求的目标，而单一职责原则可以看做是高内聚、低耦合的引申，将职责定义为引起变化的原因，以提高内聚性，以此来减少引起变化的原因。职责过多，可能引起变化的原因就越多，这将是导致职责依赖，相互之间就产生影响，从而极大的损伤其内聚性和耦合度。单一职责通常意味着单一的功能，因此不要为类实现过多的功能点，以保证实体只有一个引起它变化的原因。

不管是从官方定义，还是对“单一职责”名称的解释，都能很好的理解单一职责原则的意义。其实在软件设计中，要真正用好单一职责原则并不简单，因为遵循这一原则最关键的地方在于职责的划分，博主的理解是职责的划分是根据需求定的，同一个类（接口）的设计，在不同的需求里面，可能职责的划分并不一样，为什么这么说呢？我们来看下面的例子。

二、场景示例

关于单一职责原则的原理，我们就不做过多的解释了。重点是职责的划分！重点是职责的划分！重点是职责的划分！重要的事情说三遍。下面根据一个示例场景来看看如何划分职责。

接口隔离原则ISP

1、官方定义

接口隔离原则，英文缩写ISP，全称Interface Segregation Principle。

原始定义：Clients should not be forced to depend upon interfaces that they don't use，还有一种定义是The dependency of one class to another one should depend on the smallest possible interface。

官方翻译：其一是不应该强行要求客户端依赖于它们不用的接口；其二是类之间的依赖应该建立在最小的接口上面。简单点说，客户端需要什么功能，就提供什么接口，对于客户端不需要的接口不应该强行要求其依赖；类之间的依赖应该建立在最小的接口上面，这里最小的粒度取决于单一职责原则的划分。

2、自己理解

2.1、原理解释

不应该强行要求客户端依赖于它们不用的接口。语句很好理解，即客户端需要什么接口，就依赖什么接口，不需要的就不依赖。那么我们反过来说，如果客户端依赖了它们不需要的接口，那么这些客户端程序就面临不需要的接口变更引起的客户端变更的风险，这样就会增加客户端和接口之间的耦合程度，显然与“高内聚、低耦合”的思想相矛盾。

类之间的依赖应该建立在最小的接口上面。何为最小的接口，即能够满足项目需求的相似功能作为一个接口，这样设计主要就是为了“高内聚”。那么我们如何设计最小的接口呢？那就要说说粒度的划分了，粒度细化的程度取决于我们上一章讲的的单一职责原则里面接口划分的粒度。从这一点来说，接口隔离和单一职责两个原则有一定的相似性。

2.2、接口隔离原则和单一职责原则

从功能上来看，接口隔离和单一职责两个原则具有一定的相似性。其实如果我们仔细想想还是有区别的。

（1）从原则约束的侧重点来说，接口隔离原则更关注的是接口依赖程度的隔离，更加关注接口的“高内聚”；而单一职责原则更加注重的是接口职责的划分。

（2）从接口的细化程度来说，单一职责原则对接口的划分更加精细，而接口隔离原则注重的是相同功能的接口的隔离。接口隔离里面的最小接口有时可以是多个单一职责的公共接口。

（3）单一职责原则更加偏向对业务的约束，接口隔离原则更加偏向设计架构的约束。这个应该好理解，职责是根据业务功能来划分的，所以单一原则更加偏向业务；而接口隔离更多是为了“高内聚”，偏向架构的设计。

开闭原则OCP

1、官方定义

开闭原则，英文缩写OCP，全称Open Closed Principle。

原始定义：Software entities (classes, modules, functions) should be open for extension but closed for modification。

字面翻译：软件实体（包括类、模块、功能等）应该对扩展开放，但是对修改关闭。

2、自己理解

2.1、原理解释

对扩展开放。模块对扩展开放，就意味着需求变化时，可以对模块扩展，使其具有满足那些改变的新行为。换句话说，模块通过扩展的方式去应对需求的变化。

对修改关闭。模块对修改关闭，表示当需求变化时，关闭对模块源代码的修改，当然这里的“关闭”应该是尽可能不修改的意思，也就是说，应该尽量在不修改源代码的基础上面扩展组件。

2.2、为什么要“开”和“闭”

一般情况，我们接到需求变更的通知，通常方式可能就是修改模块的源代码，然而修改已经存在的源代码是存在很大风险的，尤其是项目上线运行一段时间后，开发人员发生变化，这种风险可能就更大。所以，为了避免这种风险，在面对需求变更时，我们一般不修改源代码，即所谓的对修改关闭。不允许修改源代码，我们如何应对需求变更呢？答案就是我们下面要说的对扩展开放。

通过扩展去应对需求变化，就要求我们必须要面向接口编程，或者说面向抽象编程。所有参数类型、引用传递的对象必须使用抽象（接口或者抽象类）的方式定义，不能使用实现类的方式定义；通过抽象去界定扩展，比如我们定义了一个接口A的参数，那么我们的扩展只能是接口A的实现类。总的来说，开闭原则提高系统的可维护性和代码的重用性。

里氏转换原则

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)：所有引用基类（父类）的地方必须能透明地使用其子类的对象。

原则：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。

父类能出现的地方都可以用子类来代替，而且换成子类也不会出现任何错误或异常，而使用者也无需知道是父类还是子类，

但反过来则不成立。总之，就是抽象。

1. 子类必须完全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要更宽松；

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。

优点：

1. 提高代码的重用性，子类拥有父类的方法和属性；

2. 提高代码的可扩展性，子类可形似于父类，但异于父类，保留自我的特性；

缺点：

1. 继承是侵入性的，只要继承就必须拥有父类的所有方法和属性，在一定程度上约束了子类，降低了代码的灵活性；

2. 增加了耦合，当父类的常量、变量或者方法被修改了，需要考虑子类的修改，所以一旦父类有了变动，很可能会造成

非常糟糕的结果，要重构大量的代码。

迪米特法则

迪米特法则(Law of  Demeter, LoD)：一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用。

迪米特法则来自于1987年美国东北大学(Northeastern University)一个名为“Demeter”的研究项目。迪米特法则又称为最少知识原则(LeastKnowledge Principle, LKP)

如果一个系统符合迪米特法则，那么当其中某一个模块发生修改时，就会尽量少地影响其他模块，扩展会相对容易，这是对软件实体之间通信的限制，迪米特法则要求限制软件实体之间通信的宽度和深度。迪米特法则可降低系统的耦合度，使类与类之间保持松散的耦合关系。

迪米特法则还有几种定义形式，包括：不要和“陌生人”说话、只与你的直接朋友通信等，在迪米特法则中，对于一个对象，其朋友包括以下几类：

(1) 当前对象本身(this)；

(2) 以参数形式传入到当前对象方法中的对象；

(3) 当前对象的成员对象；

(4) 如果当前对象的成员对象是一个集合，那么集合中的元素也都是朋友；

(5) 当前对象所创建的对象。

任何一个对象，如果满足上面的条件之一，就是当前对象的“朋友”，否则就是“陌生人”。在应用迪米特法则时，一个对象只能与直接朋友发生交互，不要与“陌生人”发生直接交互，这样做可以降低系统的耦合度，一个对象的改变不会给太多其他对象带来影响。

迪米特法则要求我们在设计系统时，应该尽量减少对象之间的交互，如果两个对象之间不必彼此直接通信，那么这两个对象就不应当发生任何直接的相互作用，如果其中的一个对象需要调用另一个对象的某一个方法的话，可以通过第三者转发这个调用。简言之，就是通过引入一个合理的第三者来降低现有对象之间的耦合度。

在将迪米特法则运用到系统设计中时，要注意下面的几点：在类的划分上，应当尽量创建松耦合的类，类之间的耦合度越低，就越有利于复用，一个处在松耦合中的类一旦被修改，不会对关联的类造成太大波及；在类的结构设计上，每一个类都应当尽量降低其成员变量和成员函数的访问权限；在类的设计上，只要有可能，一个类型应当设计成不变类；在对其他类的引用上，一个对象对其他对象的引用应当降到最低。

下面通过一个简单实例来加深对迪米特法则的理解：

Sunny软件公司所开发CRM系统包含很多业务操作窗口，在这些窗口中，某些界面控件之间存在复杂的交互关系，一个控件事件的触发将导致多个其他界面控件产生响应，例如，当一个按钮(Button)被单击时，对应的列表框(List)、组合框(ComboBox)、文本框(TextBox)、文本标签(Label)等都将发生改变，在初始设计方案中，界面控件之间的交互关系可简化为如图1所示结构：

在图1中，由于界面控件之间的交互关系复杂，导致在该窗口中增加新的界面控件时需要修改与之交互的其他控件的源代码，系统扩展性较差，也不便于增加和删除新控件。

现使用迪米特对其进行重构。

在本实例中，可以通过引入一个专门用于控制界面控件交互的中间类(Mediator)来降低界面控件之间的耦合度。引入中间类之后，界面控件之间不再发生直接引用，而是将请求先转发给中间类，再由中间类来完成对其他控件的调用。当需要增加或删除新的控件时，只需修改中间类即可，无须修改新增控件或已有控件的源代码，重构后结构如图2所示：

图2 重构后的结构图

合成复用原则

合成复用原则（Composite Reuse Principle, CRP）就是在一个新的对象里面使用一些已有的对象，使之成为新对象的一部分。新对象通过向这些对象的委派达到复用已用功能的目的。简单地说，就是要尽量使用合成/聚合，尽量不要使用继承。

我自己找的案例

http://blog.csdn.net/lovelion/article/details/7563441

上面连接的案例不错，比干看他将概念好很多。

Sunny软件公司开发人员在初期的CRM系统设计中，考虑到客户数量不多，系统采用MySQL作为数据库，与数据库操作有关的类如CustomerDAO类等都需要连接数据库，连接数据库的方法getConnection()封装在DBUtil类中，由于需要重用DBUtil类的getConnection()方法，设计人员将CustomerDAO作为DBUtil类的子类，初始设计方案结构如图1所示：

图1  初始设计方案结构图

随着客户数量的增加，系统决定升级为Oracle数据库，因此需要增加一个新的OracleDBUtil类来连接Oracle数据库，由于在初始设计方案中CustomerDAO和DBUtil之间是继承关系，因此在更换数据库连接方式时需要修改CustomerDAO类的源代码，将CustomerDAO作为OracleDBUtil的子类，这将违反开闭原则。【当然也可以修改DBUtil类的源代码，同样会违反开闭原则。】

现使用合成复用原则对其进行重构。

根据合成复用原则，我们在实现复用时应该多用关联，少用继承。因此在本实例中我们可以使用关联复用来取代继承复用，重构后的结构如图2所示：

图2  重构后的结构图

在图2中，CustomerDAO和DBUtil之间的关系由继承关系变为关联关系，采用依赖注入的方式将DBUtil对象注入到CustomerDAO中，可以使用构造注入，也可以使用Setter注入。如果需要对DBUtil的功能进行扩展，可以通过其子类来实现，如通过子类OracleDBUtil来连接Oracle数据库。由于CustomerDAO针对DBUtil编程，根据里氏代换原则，DBUtil子类的对象可以覆盖DBUtil对象，只需在CustomerDAO中注入子类对象即可使用子类所扩展的方法。例如在CustomerDAO中注入OracleDBUtil对象，即可实现Oracle数据库连接，原有代码无须进行修改，而且还可以很灵活地增加新的数据库连接方式。

要使用好合成复用原则，首先需要区分"Has—A"和“Is—A”的关系。

“Is—A”是指一个类是另一个类的“一种”，是属于的关系，而“Has—A”则不同，它表示某一个角色具有某一项责任。导致错误的使用继承而不是聚合的常见的原因是错误地把“Has—A”当成“Is—A”.例如：

实际上，雇员、经历、学生描述的是一种角色，比如一个人是“经理”必然是“雇员”。在上面的设计中，一个人无法同时拥有多个角色，是“雇员”就不能再是“学生”了，这显然不合理，因为现在很多在职研究生，即使雇员也是学生。

上面的设计的错误源于把“角色”的等级结构与“人”的等级结构混淆起来了，误把“Has—A”当作"Is—A"。具体的解决方法就是抽象出一个角色类：