一、設計模式的目的

編寫軟件的過程中，程序員面臨着來自耦合性，內聚性以及可維護性，可擴展性，重用性，靈活性等多方面的挑戰，設計模式是爲了讓程序具有更好的：

代碼重用性（即相同功能的代碼，不用多次編寫）
可讀性（即編程規範性，便於其他程序員的閱讀和理解）
可擴展性（即當需要增加新功能時，非常方便，稱爲可維護）
可靠性（即當我們增加新的功能後，對原來的功能沒有影響）
使程序呈現高內聚，低耦合的特性

二、設計模式七大原則

設計模式的七大原則有：

單一職責原則
接口隔離原則
依賴倒轉原則
里氏替換原則
開閉原則
迪米特法則
合成複用原則

1、單一職責原則

概念：對類來說，即一個類應該只負責一項職責。

如類A負責兩個不同職責：職責1、職責2。當職責1需求變更而改變A類時，可能造成職責2執行錯誤，因此要將類A的粒度分解爲A1、A2。

單一職責原則的注意事項

降低類的複雜性，一個類只負責一項職責
提高類的可讀性，可維護性
降低變更引起的風險
通常情況下，我們應當遵守單一職責原則，只有邏輯足夠簡單，纔可以在代碼級違反單一職責原則（只有類中方法數量足夠少，纔可以在方法級別保持單一職責原則。即把“降低類的複雜性”同個分解爲多個方法來實現）。

2、接口隔離原則

概念：客戶端不應該依賴它不需要的接口，即一個類對另一個類的依賴應該建立在最小的接口上。

通俗一點來說就是一個類通過接口去依賴另一個類時，這個接口不應該存在太多多餘的方法。可以將大的接口拆分成多個小的接口。

示例

我們現在有一個接口，接口裏面有五個方法，然後有一個類B和類D分別實現了該接口。然後類A和類C分別通過這個接口去依賴類B和類D，但是他們只會用到接口的部分方法，第一種寫法如下：

package com.cxc.principle.segregation;

/**
 * 實現：類B和類D分別去實現接口1
 *      然後類A通過接口1依賴類B（使用了1,2,3方法）
 *      類C通過接口1依賴類D（使用了1,4,5方法）
 */
public class Segregation1 {

    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        a.depend1(new B()); //類A通過接口去依賴類B
    }
}

/**
 * 接口1
 */
interface Interface1{
    void operation1();
    void operation2();
    void operation3();
    void operation4();
    void operation5();
}

class B implements Interface1{
    @Override
    public void operation1() {
        System.out.println("B 實現了operation1");
    }

    @Override
    public void operation2() {
        System.out.println("B 實現了operation2");
    }

    @Override
    public void operation3() {
        System.out.println("B 實現了operation3");
    }

    @Override
    public void operation4() {
        System.out.println("B 實現了operation4");
    }

    @Override
    public void operation5() {
        System.out.println("B 實現了operation5");
    }
}

class D implements Interface1{
    @Override
    public void operation1() {
        System.out.println("D 實現了operation1");
    }

    @Override
    public void operation2() {
        System.out.println("D 實現了operation2");
    }

    @Override
    public void operation3() {
        System.out.println("D 實現了operation3");
    }

    @Override
    public void operation4() {
        System.out.println("D 實現了operation4");
    }

    @Override
    public void operation5() {
        System.out.println("D 實現了operation5");
    }
}

/**
 * A類通過Interface1依賴B類，但是隻會用到1,2,3方法
 */
class A{
    public void depend1(Interface1 i){
        i.operation1();
    }
    public void depend2(Interface1 i){
        i.operation2();
    }
    public void depend3(Interface1 i){
        i.operation3();
    }
}
/**
 * C類通過Interface1依賴D類，但是隻會用到1,4,5方法
 */
class C{
    public void depend1(Interface1 i){
        i.operation1();
    }
    public void depend4(Interface1 i){
        i.operation4();
    }
    public void depend5(Interface1 i){
        i.operation5();
    }
}

上面這種代碼實現的話，就不符合我們的接口隔離原則，接口隔離原則中強調我們要將接口依賴降低到最小接口，而不論是類A還是類C，依賴時都並沒有使用到接口的全部方法。

因此我們要進行改進，將大接口分解成小接口，在此我們將接口1分爲接口1，接口2和接口3：

interface Interface1{
    void operation1();
}
interface Interface2{
    void operation2();
    void operation3();
}
interface Interface3{
    void operation4();
    void operation5();
}

改進後的實現如下：

package com.cxc.principle.segregation.improve;

public class Segregation1 {

    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        a.depend1(new B()); //A類通過接口去依賴B類
        a.depend2(new B());
        a.depend3(new B());

        C c = new C();
        c.depend1(new D());
        c.depend4(new D());
        c.depend5(new D());
    }
}

interface Interface1{
    void operation1();
}

interface Interface2{
    void operation2();
    void operation3();
}

interface Interface3{
    void operation4();
    void operation5();
}

class B implements Interface1,Interface2 {
    @Override
    public void operation1() {
        System.out.println("B 實現了operation1");
    }

    @Override
    public void operation2() {
        System.out.println("B 實現了operation2");
    }

    @Override
    public void operation3() {
        System.out.println("B 實現了operation3");
    }

}

class D implements Interface1,Interface3 {
    @Override
    public void operation1() {
        System.out.println("D 實現了operation1");
    }

    @Override
    public void operation4() {
        System.out.println("D 實現了operation4");
    }

    @Override
    public void operation5() {
        System.out.println("D 實現了operation5");
    }
}

/**
 * A類通過Interface1依賴B類，但是隻會用到1,2,3方法
 */
class A{
    public void depend1(Interface1 i){
        i.operation1();
    }
    public void depend2(Interface2 i){
        i.operation2();
    }
    public void depend3(Interface2 i){
        i.operation3();
    }
}

/**
 * C類通過Interface1依賴D類，但是隻會用到1,4,5方法
 */
class C{
    public void depend1(Interface1 i){
        i.operation1();
    }
    public void depend4(Interface3 i){
        i.operation4();
    }
    public void depend5(Interface3 i){
        i.operation5();
    }
}

這樣實現就遵守了接口隔離原則，使依賴接口降低到最小接口。

3、依賴倒轉原則

依賴倒轉原則是指：

高層模塊不應該依賴低層模塊，二者都應該依賴其抽象
抽象不應該依賴細節，細節應該依賴抽象
依賴倒轉的中心思想是面向接口編程
依賴倒轉原則是基於這樣的設計理念：相對於細節的多變性，抽象的東西要穩定得多。以抽象爲基礎搭建的架構比以細節爲基礎的架構要穩定得多。在Java中，抽象指的是接口或抽象類，細節就是具體的實現類
使用接口或抽象類的目的就是制定好規範，而不涉及任何具體的操作，把具體細節的任務交給他們的實現類去完成

依賴倒轉原則的注意事項和細節

低層模塊儘量都要有抽象類或接口，或者兩者都有，程序穩定性更好
變量的聲明類型儘量是抽象類或接口，這樣我們的變量引用和實際對象間，就存在一個緩衝層，利於程序擴展和優化
繼承時遵循里氏替換原則

依賴關係傳遞的三種方式

接口傳遞
構造方法傳遞
setter方式傳遞

示例

我們要實現一個簡單的用戶接收消息的功能

package com.cxc.principle.inversion;
/**
 * 方式1問題
 *      1.簡單，比較容易想到
 *      2.如果我們獲取的對象是微信，短信等，則需要新增類，同時Person也要增加響應的接收方法
 *      3.解決思路：引入一個抽象的接口IReceiver，表示接收者，這樣Person類與接口發現依賴。
 *                 因爲Email，Weixin都屬於接收的範圍，他們各自實現IReceiver接口就可以了，就符合了依賴倒轉原則
 */
public class DependecyInversion {
    public static void main(String[] args) {
        new Person().receive(new Email());
    }
}
class Email{
    public String getInfo(){
        return "電子郵件信息：hello,world";
    }
}

//完成person接受消息的功能
class Person{
    public void receive(Email email){
        System.out.println(email.getInfo());
    }
}

上述方式中，在Person類的接收消息方法中，直接傳入了一個Email類，這樣的話如果以後有其他方式比如微信、短信等消息方式還需要多寫幾個方法。不符合依賴倒轉原則，我們可以作如下更改：將這個類替換爲一個接口，實現如下：

package com.cxc.principle.inversion.improve;
public class DependecyInversion {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        person.receive(new Email());
        person.receive(new WeiXin());
    }
}
/**
 * 接口
 */
interface IReceiver{
    public String getInfo();
}

/**
 * 實現類1
 */
class Email implements IReceiver{
    public String getInfo(){
        return "電子郵件信息：hello,world";
    }
}

/**
 * 實現類2
 */
class WeiXin implements IReceiver{
    @Override
    public String getInfo() {
        return "微信消息：hello,ok";
    }
}
//完成person接受消息的功能
class Person{
    public void receive(IReceiver receiver){
        System.out.println(receiver.getInfo());
    }
}

4、里氏替換原則

OO中的繼承性的思考和說明

繼承包含這樣一層含義：父類中凡是已經實現好的方法，實際上是在設定規範和契約，雖然它不強制要求所有的子類必須遵循這些契約，但是如果子類對這些已經實現的方法任意修改，就會對整個繼承體系造成破壞。
繼承在給程序設計帶來便利的同時，也帶來了弊端。比如使用繼承會給程序帶來侵入性，程序的可移植性降低，增加對象間的耦合性，如果一個類被其他的類所繼承，則當這個類需要修改時，必須考慮到所有的子類，並且父類修改後，所有涉及到子類的功能都有可能產生故障。

里氏替換原則

如果對每個類型爲T1的對象o1，都有類型爲T2的對象o2，使得以T1定義的所有程序P在所有的對象o1都代換成o2時，程序P的行爲沒有發生變化，那麼類型T2是類型T1的子類型。換句話說，所有引用基類的地方必須能透明的使用其子類的對象。
在使用繼承時，遵循里氏替換原則，在子類中儘量不要重寫父類的方法。
里氏替換原則告訴我們，繼承實際上讓兩個類耦合性增強了，在適當的情況下，可以通過聚合，組合，依賴來解決問題。
我們可以讓原來的父類和子類都繼承一個更通俗的基類，原有的繼承關係去掉，採用依賴，聚合，組合燈關係代替。

5、開閉原則

開閉原則是編程中最基礎、最重要的設計原則。
一個軟件實體如類，模塊和函數應該對外擴展開放（對提供方），對修改關閉（對使用方）。用抽象構建框架，用實現擴展細節。
當軟件需要變化時，儘量通過擴展軟件實體的行爲來實現變化，而不是通過修改已有的代碼來實現變化。
編程中遵循其它原則，以及使用涉及模式的目的就是遵循開閉原則。

示例

有一個畫圖類如下：

package com.cxc.principle.ocp;

public class Ocp {

    public static void main(String[] args) {
        GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
        graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
        graphicEditor.drawShape(new Circle());
        graphicEditor.drawShape(new Triangle());
    }

}
class GraphicEditor {
    public void drawShape(Shape s) {
        if (s.m_type == 1)
            drawRectangle(s);
        else if (s.m_type == 2)
            drawCircle(s);
        else if (s.m_type == 3)
            drawTriangle(s);
    }

    //三角形
    public void drawRectangle(Shape r) {
        System.out.println("三角形 ");
    }
    //圓形
    public void drawCircle(Shape r) {
        System.out.println(" 圓形 ");
    }
    //矩形
    public void drawTriangle(Shape r) {
        System.out.println(" 矩形 ");
    }
}

class Shape {
    int m_type;
}
class Rectangle extends Shape {
    Rectangle() {
        super.m_type = 1;
    }
}
class Circle extends Shape {
    Circle() {
        super.m_type = 2;
    }
}
class Triangle extends Shape {
    Triangle() {
        super.m_type = 3;
    }
}

上述例子中，如果要新增一個其他的圖形類，那麼在GraphicEditor類中也要更改代碼來加上掉這個圖形類的處理，不滿足開閉原則。因此我們應該修改爲：把Shape做成抽象類，並提供一個抽象的draw方法，讓子類去實現：

package com.cxc.principle.ocp.improve;
public class Ocp {
    public static void main(String[] args) {

        GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
        graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
        graphicEditor.drawShape(new Circle());
        graphicEditor.drawShape(new Triangle());
        graphicEditor.drawShape(new OtherGraphic());
    }
}
class GraphicEditor {
    public void drawShape(Shape s) {
        s.draw();
    }
    
}

//抽象類
abstract class Shape {
    int m_type;
    
    public abstract void draw();
}

class Rectangle extends Shape {
    Rectangle() {
        super.m_type = 1;
    }

    @Override
    public void draw() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(" 三角形 ");
    }
}

class Circle extends Shape {
    Circle() {
        super.m_type = 2;
    }
    @Override
    public void draw() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(" 圓形 ");
    }
}


class Triangle extends Shape {
    Triangle() {
        super.m_type = 3;
    }
    @Override
    public void draw() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(" 矩形 ");
    }
}
class OtherGraphic extends Shape {
    OtherGraphic() {
        super.m_type = 4;
    }

    @Override
    public void draw() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println(" 其他圖形 ");
    }
}

改進後，如果想加入其他圖形類，直接繼承抽象類然後實現抽象方法即可，不用去更改抽象類。做到了對外擴展開放（對提供方），對修改關閉（對使用方）

6、迪米特法則

一個對象應該對其他對象保持最少的瞭解
類與類關係越密切，耦合度越大
迪米特法則又叫最少知道原則，即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，不對外泄露任何信息
迪米特法則還有個更簡單的定義：只與直接的朋友通信
直接的朋友：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，方法返回值中的類爲直接的朋友，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全局變量的形式出現在類的內部。

示例

有一個學校，下屬有各個學院和總部，現要求打印出學校總部員工id和學院員工id。

package com.cxc.principle.demeter;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demeter1 {

    public static void main(String[] args) {
        SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();
        schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());

    }

}
//學校總部員工類
class Employee {
    private String id;

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }
}
//學院員工
class CollegeEmployee {
    private String id;

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }
}

//管理學院員工的管理類
class CollegeManager {
    //返回學院的所有員工
    public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {
        List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
            emp.setId("學院員工id= " + i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }
}

//學校管理類
//分析 SchoolManager的直接朋友： Employee、CollegeManager
//CollegeEmployee 不是直接朋友，這樣違背了迪米特法則
class SchoolManager {
    //返回學校總部的員工
    public List<Employee> getAllEmployee() {
        List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
        
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Employee emp = new Employee();
            emp.setId("學校總部的員工id= " + i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }

    //輸入學校員工和學院員工信息
    void printAllEmployee(CollegeManager sub) {
        
        //分析問題
        //1. 這裏的 CollegeEmployee 不是  SchoolManager的直接朋友
        //2. CollegeEmployee 是以局部變量方式出現在 SchoolManager
        //3. 違反了迪米特法則
        
        //獲取到學院員工
        List<CollegeEmployee> list1 = sub.getAllEmployee();
        System.out.println("------------學院員工------------");
        for (CollegeEmployee e : list1) {
            System.out.println(e.getId());
        }
        //獲取到學校總部員工
        List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
        System.out.println("------------學校總部員工------------");
        for (Employee e : list2) {
            System.out.println(e.getId());
        }
    }
}

上述示例違反了迪米特法則，那麼應該如何改進呢？
將printAllEmployee方法裏面輸出學院員工的代碼封裝到學院員工管理類CollegeManager中：

//管理學院員工的管理類
class CollegeManager {
    //返回學院的所有員工
    public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {
        List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
            emp.setId("學院員工id= " + i);
            list.add(emp);
        }
        return list;
    }

    //輸出學院員工的信息
    public void printEmployee(){
        List<CollegeEmployee> list1 = getAllEmployee();
        System.out.println("------------學院員工------------");
        for (CollegeEmployee e : list1) {
            System.out.println(e.getId());
        }
    }
}

對應的printAllEmployee方法調用我們封裝的方法即可：

//輸入學校員工和學院員工信息
    void printAllEmployee(CollegeManager sub) {
        //輸出學院的員工
        sub.printEmployee();

        //獲取到學校總部員工
        List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
        System.out.println("------------學校總部員工------------");
        for (Employee e : list2) {
            System.out.println(e.getId());
        }
    }

迪米特法則注意事項和細節

迪米特法則的核心是降低類之間的耦合
但是注意：由於每個類都減少了不必要的依賴，因此迪米特法則只是要求降低類間（對象間）的耦合關係，並不是要求完全沒有依賴關係

7、合成複用原則

原則是儘量使用合成/聚合的方式，而不是使用繼承

上圖中的1就是使用繼承，這樣就會增強類的耦合性，而2,3,4使用的是組合/合成/聚合的方式，這樣就可以降低類的耦合性。

設計原則核心思想

其實歸結到底就是要注意以下幾點：

找出應用中可能需要變化之處，把他們獨立出來
針對接口編程，而不是針對實現編程
爲了交互對象之間的松耦合設計而努力

設計模式 | 詳解設計模式的七大原則一、設計模式的目的二、設計模式七大原則

一、設計模式的目的

二、設計模式七大原則

1、單一職責原則

單一職責原則的注意事項

2、接口隔離原則

示例

3、依賴倒轉原則

依賴倒轉原則的注意事項和細節

依賴關係傳遞的三種方式

示例

4、里氏替換原則

OO中的繼承性的思考和說明

里氏替換原則

5、開閉原則

示例

6、迪米特法則

示例

迪米特法則注意事項和細節

7、合成複用原則

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