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什麼是設計模式？

設計模式是對軟件設計普遍存在的問題，所提出的解決方案。

與項目本身沒有關係，不管是電商，ERP，OA 等，都可以利用設計模式來解決相關問題。

當然如果這個軟件就只有一小部分人用，並且功能非常簡單，在未來可預期的時間內，不會做任何大的修改和添加，即可以不使用設計模式。但是這種的太少了，所以設計模式還是非常重要的。

為什麼要使用設計模式？

使用設計模式的最終目的是“高內聚低耦合”。

• 代碼重用性：相同功能的代碼，不多多次編寫
• 代碼可讀性：編程規範性，便於其他程序員閱讀
• 代碼可擴展性：當增加新的功能後，對原來的功能沒有影響

設計模式的七大原則

設計模式有7大原則，具體如下，即這些不僅是設計模式的依據，也是我們平常編程中應該遵守的原則。

1.單一職責原則

見名知意，我們設計的類儘量負責一項功能，如A類只負責功能A，B類只負責功能B，不要讓A類既負責功能A，又負責功能B，這樣會導致代碼混亂，容易產生bug。

未使用單一職責原則

Single類：

<code>public class single {    public static void main(String[] args) {        Vehicle vehicle = new Vehicle();        vehicle.run("汽車");        vehicle.run("輪船");        vehicle.run("飛機");    }}/<code>

Vehicle類：

<code>public class Vehicle {    void run(String type){        System.out.println(type+"在公路上開");    }}/<code>

運行結果：

我們看下運行結果，汽車是在公路上開，但是輪船和飛機並不是在公路上。因為Vehicle類負責了不止一個功能，所以該設計是有問題的。

已使用單一職責原則

對於上面的例子，我們採用單一職責原則重寫一下，將Vehicle類拆分成三個類，分別是Car，Ship，Plane，讓他們各自負責陸地上，水上，空中的交通工具，使其互不影響。

如果我們需要對水上交通做“風級大於8級，禁止出海”的限制，就只需要對Ship類進行修改。

具體代碼如下：

single類：

<code>public class single {    public static void main(String[] args) {        Car car = new Car();        car.run("汽車");        Ship ship=new Ship();        ship.run("輪船");        Plane plane=new Plane();        plane.run("飛機");    }}/<code>

Car類：

<code>public class Car {    void run(String type){        System.out.println(type+"在公路上開");    }}/<code>

Ship類：

<code>public class Ship {    void run(String type){        System.out.println(type+"在水裡開");    }}/<code>

Plane類：

<code>public class Plane {    void run(String type){        System.out.println(type+"在天空開");    }}/<code>

運行結果：

優化

我們可以發現單一職責原則有點代碼太多了，顯得冗餘。畢竟我們程序員是能少寫就少寫，決不能多寫代碼。那我們對其優化下，上面每個類只有一個方法，我們可以合併為一個類，其中有三個方法，每個方法對應著在公路上，在水上，在天空中的交通工具，將單一職責原則落在方法層面，而不再是類層面，代碼如下：

single類：

<code>public class single {    public static void main(String[] args) {        Vehicle vehicle = new Vehicle();        vehicle.runOnRoad("汽車");        vehicle.runOnWater("輪船");        vehicle.runOnAir("飛機");    }}/<code>

Vehicle類：

<code>public class Vehicle {    void runOnRoad(String type){        System.out.println(type+"在公路上開");    }    void runOnWater(String type){        System.out.println(type+"在水裡開");    }    void runOnAir(String type){        System.out.println(type+"在天空開");    }} /<code>

運行結果：

優缺點總結

優點：

• 降低類的複雜性，一個類只負責一個職責。
• 提高代碼的可讀性，邏輯清楚明瞭。
• 降低風險，只修改一個類，並不影響其他類的功能。

缺點：代碼量增多。(可將單一職責原則落在方法層面進行優化)

2.接口隔離原則

類不應該依賴他不需要的接口，接口儘量小顆粒劃分。

未使用接口隔離原則

People類：

<code>public interface People {    void exam();    void teach();}/<code>

Student類：

<code>public class Student implements People {    @Override    public void exam() {        System.out.println("學生考試");    }    @Override    public void teach() {    }}/<code>

Teacher類：

<code>public class Teacher  implements People{    @Override    public void exam() {    }    @Override    public void teach() {        System.out.println("教師教書");    }}/<code>

test類：

<code>public class test {    public static void main(String[] args){        People student=new Student();        student.exam();        People teacher=new Teacher();        teacher.teach();    }} /<code>

運行結果：

注：此處代碼並沒有報錯，正常運行的，但是看得代碼冗餘且奇怪。Student只需要實現People的exam方法，而Teacher只需要實現People的teach方法，但是現在Student實現了People接口，就必須重寫exam和teach方法，Teacher也是如此。

已使用接口隔離原則

我們將People接口的兩個方法拆分開，分為兩個接口People1和People2，並且讓Sudent實現People1接口，Teacher實現People2接口，使其互不干擾，具體代碼如下：

People1類：

<code>public interface People1 {    void exam();}/<code>

People2類：

<code>public interface People2 {    void teach();}/<code>

Student類：

<code>public class Student implements People1 {    @Override    public void exam() {        System.out.println("學生考試");    }}/<code>

Teacher類：

<code>public class Teacher  implements People2 {    @Override    public void teach() {        System.out.println("教師教書");    }} /<code>

test類：

<code>public class test {    public static void main(String[] args){        People1 student=new Student();        student.exam();        People2 teacher=new Teacher();        teacher.teach();    }}/<code>

運行結果：

總結

言歸正傳，如果將多個方法合併為一個接口，再提供給其他系統使用的時候，就必須實現該接口的所有方法，那有些方法是根本不需要的，造成使用者的混淆。

3.依賴倒轉原則

高層模塊不應該依賴底層模塊，二者都應該依賴接口或抽象類。

其核心就是面向接口編程。

依賴倒轉原則主要基於如下的設計理念：相對於細節的多變性，抽象的東西要穩定的多，以抽象為基礎搭建的架構比以細節為基礎的架構要穩定的多。

抽象指接口或抽象類，細節指具體的實現類。

這樣講太乾澀，照搬宣科，沒有靈魂，說了等於沒說。接下來我們用例子來說明。

未使用依賴倒轉原則

由於現在是特殊時期，我們先來一個買菜的例子。如下是傻白甜的例子，未使用到依賴倒轉原則。

Qingcai類：

<code>public class Qingcai {    public void run(){        System.out.println("買到了青菜");    }} /<code>

People類：

<code>public class People {    public void bug(Qingcai qingcai){        qingcai.run();    }}/<code>

test類：

<code>public class test {    public static  void main(String[] args){        People people=new People();        people.bug(new Qingcai());    }}/<code>

運行結果：

提出問題，思路轉變（重點）

上述看著沒啥問題，但是如果他不想買青菜，想買蘿蔔怎麼辦？我們當然可以新建一個蘿蔔類，再給他弄一個run方法，但是問題是People並沒有操作蘿蔔類的方法，我們還需要在People添加對蘿蔔類的依賴。這樣代碼要修改的代碼量太多了，模塊與模塊之間的耦合性太高，只要需要稍微有點變化，就要大面積重構，所以該設計不合理，我們看下其類圖，如下：

這種設計是一般設計的思考方式，而依賴倒轉原則中的倒轉是指和平常的思考方式完全相反，先從底部開始，即先從Qingcai和Luobo開始，然後想是否能抽象出什麼。很明顯，他們都是蔬菜，然後我們再回頭重新思考如何來設計，新的設計圖如下：

（請原諒我手殘黨，畫圖都畫不好。。。）

我們可以看到將低層的類抽象出一個接口Shucai，其直接和高層進行交互，而低層的一些類則不參與，這樣能降低代碼的耦合性，提高穩定性。

已使用依賴倒轉原則

思路有了，那就來代碼耍耍把。

Shucai類：

<code>public interface Shucai {    public void run();}/<code>

Qingcai類：

<code>public class Qingcai implements Shucai{    public void run(){        System.out.println("買到了青菜");    }}/<code>

Luobo類：

<code>public class Luobo implements Shucai {    @Override    public void run() {        System.out.println("買到了蘿蔔");    }}/<code>

People類：

<code>public class People {    public void bug(Shucai shucai){        shucai.run();    }}/<code>

test類：

<code>public class test {    public static  void main(String[] args){        People people=new People();        people.bug(new Qingcai());        people.bug(new Luobo());    }}/<code>

運行結果：

總結

該原則重點在“倒轉”，要從低層往上思考，儘量抽象抽象類和接口。此例子很好的解釋了“上層模塊不應該依賴低層模塊，他們都應該依賴於抽象”。在最開始的設計中，上層模塊依賴了低層模塊，調整後，上層模塊和低層模塊都依賴於接口Shucai，依賴關係從圖中可以看出來了“倒轉”。

4.里氏替換原則

繼承的優缺點

里氏替換原則是1988年麻省理工姓李的女士提出，它是闡述了對繼承extends的一些看法。

繼承的優點：

1. 提高代碼的重用性，子類也有父類的屬性和方法。
2. 提高代碼的可擴展性，子類有自己特有的方法。

繼承的缺點：

當父類發生改變的時候，要考慮子類的修改。

里氏替換原則是繼承的基礎，只有當子類替換父類時，軟件功能仍然不受到影響，才說明父類真正被複用啦。

使用里氏替換原則1

子類必須實現父類的抽象方法，但不得重寫（覆蓋）父類的非抽象（已實現）方法。

反例

父類A：

<code>public class A {    public void run(){        System.out.println("父類執行");    }} /<code>

子類B：

<code>public class B extends A{    public void run(){        System.out.println("子類執行");    }} /<code>

測試類test:

<code>public class test {    public static void main(String[] args) {        A a = new A();        a.run();        System.out.println("將子類替換成父類：");        B b = new B();        b.run();    }}/<code>

運行結果：

注：我每次使用子類替換父類的時候，還要擔心這個子類有沒有可能導致問題。此處子類不能直接替換成父類，故沒有遵循里氏替換原則。

使用里氏替換原則2

子類中可以增加自己特有的方法

父類A:

<code>public class A {    public void run(){        System.out.println("父類執行");    }}/<code>

子類B：

<code>public class B extends A{    public void runOwn(){        System.out.println("子類執行");    }}/<code>

測試類test：

<code>public class test {    public static void main(String[] args) {        A a = new A();        a.run();        System.out.println("將子類替換成父類：");        B b = new B();        b.run();        b.runOwn();    }}/<code>

運行結果：

注：父類A 有run方法，繼承父類A的子類B有runOwn方法，測試類test先是調用A類的run方法，接著用B類替換A類，發現還是執行的是父類A的run方法，最後再調用子類B特有的方法runOwn方法。如上，說明該段代碼已使用了里氏替換原則。

使用里氏替換原則3

當子類覆蓋或實現父類的方法時，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。

父類A：

<code>public class  A {    public void run(HashMap hashMap){        System.out.println("父類執行");    }}/<code>

子類B :

<code>public class B extends A{    public void run(Map map){        System.out.println("子類執行");    }}/<code>

測試類test：

<code>public class test {    public static void main(String[] args) {        A a = new A();        a.run(new HashMap());        System.out.println("將子類替換成父類：");        B b = new B();        b.run(new HashMap());    }}/<code>

運行結果：

我們可以看到在測試類test中，將父類A替換成子類B的時候，還是顯示的執行結果“父類執行”，我們可以發現他並不是重寫，而是方法重載，因為參數不一樣，所以他其實是對繼承的規範化，為了更好的使用繼承。關於是否為方法重載或重寫，我們從下圖看：

如果是重寫，在上圖標紅的位置會出現箭頭，我們可以看出是實際為重載。

那如果沒有使用這個規則，會是什麼樣？看下面的代碼：

父類A：

<code>public class  A {    public void run(Map map){        System.out.println("父類執行");    }}/<code>

子類B：

<code>public class B extends A{    public void run(HashMap hashMap){        System.out.println("子類執行");    }}/<code>

測試test:

<code>public class test {    public static void main(String[] args) {        A a = new A();        a.run(new HashMap());        System.out.println("將子類替換成父類：");        B b = new B();        b.run(new HashMap());    }}/<code>

運行結果：

我們可以看到將子類的範圍比父類大的時候，替換的子類還是執行自己的子類方法。此不符合里氏替換原則。

總結

我們平常好像也沒有遵循這些里氏替換原則，程序還是正常跑。其實如果不遵循里氏替換原則，你寫的代碼出問題的幾率會大大增加。

5.開閉原則（重點）

基本介紹

前面四個原則，單一職責原則，接口屏蔽原則，依賴倒轉原則，里氏替換原則可以說都是為了開閉原則做鋪墊，其是編程彙總最基礎，最重要的設計原則，核心為對擴展開發，對修改關閉，簡單來說，通過擴展軟件的行為來實現變化，而不是通過修改來實現，儘量不修改代碼，而是擴展代碼。

未使用開閉原則

接口transport：

<code>public interface transport {    public void run();}/<code>

Bus:

<code>public class Bus implements transport {    @Override    public void run() {        System.out.println("大巴在公路上跑");    }}/<code> 

當我們修改需求，讓大巴也能有在水裡開的屬性，我們可以對Bus類添加一個方法即可。但是這個已經違背了開閉原則，如果業務複雜，這樣子的修改很容易出問題的。

已使用開閉原則

我們可以新增一個類，實現transport接口，並繼承Bus類，寫自己的需求即可。

<code>public class universalBus extends Bus implements transport {    @Override    public void run() {        System.out.println("大巴既然在公路上開，又能在水裡開");    }}/<code>

6.迪米特原則

介紹

1. 一個對象應該對其他對象保持最少的瞭解。
2. 類與類關係越密切，耦合度越大
3. 一個類對自己依賴的類知道的越少越好。也就是說，對於被依賴的類不管多麼複雜，都儘量將邏輯封裝在類的內部。對外除了提供的public 方法，不對外洩露任何信息
4. 迪米特法則還有個更簡單的定義：只與直接（熟悉）的朋友通信
5. 直接（熟悉）的朋友：每個對象都會與其他對象有耦合關係，只要兩個對象之間有耦合關係， 我們就說這兩個對象之間是朋友關係。耦合的方式很多，依賴，關聯，組合，聚合等。
   
   其中，我們稱出現成員變量，方法參數，方法返回值中的類為直接的朋友，而出現在局部變量中的類不是直接的朋友。也就是說，陌生的類最好不要以局部變量 的形式出現在類的內部。

把上面的概念一一翻譯成人話就是：

1. 我們這個類姑娘啊，因為太矜持了不善於社交，所以對其他類夥伴們不怎麼熟悉。
2. 類姑娘實在是太害羞了，一旦與別人多說幾句話就會緊張的不知所措，頻頻犯錯。
3. 矜持的類姑娘儘管心思很活躍，愛多想。但是給別人的感覺都是純潔的像一張白紙。
4. 因為類姑娘太過於矜持，害怕陌生人，認為陌生人都是壞人，所以只與自己熟悉的朋友交流。
5. 類姑娘熟悉的朋友有：成員變量，方法參數，方法返回值的對象。而出現在其他地方的類都是陌生人，壞人！本姑娘拒絕與你交流！！！

哈哈，這樣應該大家都能理解了。總而言之就一句話：

未使用迪米特原則

總公司員工Employee類：

<code>public class Employee {    private String id;    public String getId() {        return id;    }    public void setId(String id) {        this.id = id;    }}/<code>

分公司員工SubEmployee類：

<code>public class SubEmployee {    private String id;    public String getId() {        return id;    }    public void setId(String id) {        this.id = id;    }}/<code>

總公司員工管理EmployeeManager類：

<code>public class EmployeeManager {    public List<employee> setValue(){        List<employee> employees=new ArrayList<employee>();        for(int i=0;i<10;i++){            Employee employee=new Employee();            employee.setId("總公司"+i);            employees.add(employee);        }        return  employees;    }    public void printAllEmployee(SubEmployeeManager sub){        List<subemployee> list1 = sub.setValue();        for(SubEmployee e:list1){            System.out.println(e.getId());        }        List<employee> list2 = this.setValue();        for(Employee e:list2){            System.out.println(e.getId());        }    }}/<employee>/<subemployee>/<employee>/<employee>/<employee>/<code>

分公司員工管理SubEmployeeManager類：

<code>public class SubEmployeeManager {    public List<subemployee> setValue(){        List<subemployee> subEmployees=new ArrayList<subemployee>();        for(int i=0;i<10;i++){            SubEmployee subEmployee=new SubEmployee();            subEmployee.setId("分公司"+i);            subEmployees.add(subEmployee);        }        return subEmployees;    }}/<subemployee>/<subemployee>/<subemployee>/<code>

測試類：

<code>public class test {    public static  void main(String[] args){        EmployeeManager employeeManager=new EmployeeManager();        SubEmployeeManager subEmployeeManager=new SubEmployeeManager();        employeeManager.printAllEmployee(subEmployeeManager);    }} /<code>

運行結果：

上面的代碼是正常運行的，但是可以看到一個問題，EmployeeManager類的printAllEmployee方法中使用的局部變量SubEmployee是不符合迪米特法則的，其是陌生朋友，應該拒絕溝通。

已使用迪米特原則

EmployeeManager類:

<code>public class EmployeeManager {    public List<employee> setValue() {        List<employee> employees = new ArrayList<employee>();        for (int i = 0; i < 10; i++) {            Employee employee = new Employee();            employee.setId("總公司" + i);            employees.add(employee);        }        return employees;    }    public void printAllEmployee(SubEmployeeManager sub) {        sub.printAllSubEmployee();        List<employee> list2 = this.setValue();        for (Employee e : list2) {            System.out.println(e.getId());        }    }}/<employee>/<employee>/<employee>/<employee>/<code>

SubEmployeeManager類：

<code>public class SubEmployeeManager {    public List<subemployee> setValue(){        List<subemployee> subEmployees=new ArrayList<subemployee>();        for(int i=0;i<10;i++){            SubEmployee subEmployee=new SubEmployee();            subEmployee.setId("分公司"+i);            subEmployees.add(subEmployee);        }        return subEmployees;    }    public void printAllSubEmployee(){        List<subemployee> list1 = setValue();        for(SubEmployee e:list1){            System.out.println(e.getId());        }    }}/<subemployee>/<subemployee>/<subemployee>/<subemployee>/<code>

我們將EmployeeManager類printAllEmployee方法中的打印分公司的代碼移到了分公司的管理類SubEmployeeManager類中，再在方法中顯示的調用SubEmployeeManager類的方法，這符合迪米特法則的。

7.合成複用原則

儘量使用合成/集合，不要用繼承。

如果使用繼承，會使得耦合性加強，儘量作為方法的輸入參數或類的成員變量，這樣可以避免耦合。

結語

所有的原則只是規範，為了代碼更加優雅，為了讓人一目瞭然。如果一定不遵循原則，那代碼還是可以跑的，只是日後出bug的可能性提高。

以上，簡單來說，主要包括兩點：

1.找出應用中需要變化的獨立出來，不要和固定的混合在一起。

2.面向接口編程，而不是面向實現編程

原文鏈接：https://juejin.im/post/5e48c979e51d4526ee0f7301

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