大型Java進階專題(一) 軟件架構設計原則（上）

前言

​ 今天開始我們專題的第一課了，也是我開始進階學習的第一天，我們先從經典設計思想開始，看看大牛市如何寫代碼的，提升技術審美、提高核心競爭力。本章節參考資料書籍《Spring 5核心原理》中的第一篇 Spring 內功心法（沒有電子檔，都是我取其精華並結合自己的理解，一個字一個字手敲出來的）。

開閉原則

    開閉原則(Open-Closed Principle,OCP)是指一個軟件實體(如類，模塊和函數)應該對擴展開發，對修改關閉。所謂的開閉，也正是對擴展和修改的兩種行爲的一個原則。它強調的是用抽象構建框架，用實現擴展細節，可以提高軟件系統的可複用性及可維護性。開閉原則他是面向對象設計中最基礎的設計原則。它知道我們如何建立穩定、靈活的系統。例如版本更新，我們儘可能不修改源碼，但可以增加新功能。常見於我們經常寫的接口與實現類的使用上，先接口定義好，對於不同的需求寫不同的實現類，後期有改動若不修改原有代碼，可以重新寫一個實現類。

依賴倒置原則

    依賴倒置原則（Dependence Inversion Principle,DIP）是指設計代碼結構時,高層模塊不應該依賴底層模塊，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。通過依賴倒置，可以減少類與類之間的耦合性，提高系統的穩定性，提高代碼的可讀性和可維護性，並且能夠降低修改程序所造成的風險。這是一個比較重要的設計原則，在我們日常開發中，經常有使用該思想的場景，能避免很多時候業務更改時，只需要改動少量代碼就可以完成需求。下面我們通過一個例子，來深入理解該思想。

以學習課程爲例:

//Tom正在學習兩個課程
public class Tom {
    
    public void studyJva() {
        System.out.println("正在學習Java");
    }

    public void studyPython() {
        System.out.println("正在學習Python");
    }
}

//這裏調用Tom的兩個學習方法
public static void main(String[] args) {
        Tom tom = new Tom();
        tom.studyJva();;
        tom.studyPython();
}

​ 看上去以上兩個類的方法與調用沒有毛病，但是隨着業務的擴展，Tom又想繼續學習Go語言，這時候我們就需要從低層到高層（調用層）依次修改代碼。先在Tom裏面正在studyGo()方法，然後在main中加以調用。這樣一來，系統發佈以後，實際上非常不穩定，現在代碼少能清晰知曉，但是實際項目中，代碼量、涉及的業務非常多，修改多個類的代碼，可能會代碼意想不到的風險。

​ 接下來我們根據依賴倒置的思想來優化代碼，先創建一個ICourse接口。

public interface ICourse {
    /**
     * 抽象出來一個專門用來學習的方法,抽象不依賴細節,不去關心去學習什麼課程
     */
    void study();
}

//創建一個Java課程學習
public class JavaCourse implements ICourse {
    /**
     *由實現類去覺得具體學習什麼課程(細節應該依賴抽象)
     */
    public void study() {
        System.out.println("Tom在學習Java");
    }
}

//創建一個Python課程學習
public class PythonCourse implements ICourse {
    public void study() {
        System.out.println("Tom在學習Python");
    }
}

//修改Tom
public class Tom {
    public void study(ICourse course){
        //應證了高層模塊不應該依賴底層模塊,應該依賴其抽象
        course.study();
    }
}

//調用方代碼
public static void main(String[] args) {
        Tom tom = new Tom();
        tom.study(new JavaCourse());
        tom.study(new PythonCourse());
}

​ 通過以上代碼改造，可以看出了依賴倒置原則的核心思想。通過抽象課程學習的接口，減少了類與類之間的耦合性和可維護性。當又有新的課程添加，我們直接可以再添加一個實現類，通過傳參的方式告知Tom，而不在需要修改底層代碼（也體現了開閉原則）。

​ 大家要切記：以抽象爲基準比以細節爲基準搭建起來的架構要穩定的多，因此在拿到需求之後，要面向接口編程，先頂層再細節設計代碼結構。

單一職責原則

​ 單一職責（Simple Responsibility Pinciple,SRP）是指不要存在多於一個導致類變更的原因。假設我們有一個類負責兩個職責，一旦發生需求變更，修改其中一個職責的代碼，有可能導致另外一個職責的功能發生故障。這樣一來，這個類就存在兩個導致類發生變更的原因。如何解決這個問題呢？將兩個職責用兩個類來實現，進行解耦。後期需求變更維護互不影響。這樣的設計，可以降低類的複雜度，提高類的可讀性，提高系統的可維護性，降低變更引起的風險。總體來說，就是一個類、接口或方法只負責一項職責。

​ 接下來，我們來看代碼示例，還用課程舉例，我們的課程有直播課和錄播課。直播課不能快進和快退，錄播課程可以任意反覆觀看，功能職責不一樣，還是想創建一個Course類：

public class Course {
    public void study(String courseName){
        if ("直播課".equals(courseName)){
            System.out.println(courseName + "不能快進");
        }else {
            System.out.println(courseName + "可以反覆回看");
        }
    }
}

//看下調用代碼
public static void main(String[] args) {
        Course course = new Course();
        course.study("直播課");
        course.study("錄播課");
}

​ 從上面的的代碼來看,Course類承擔了兩種處理邏輯。假如現在要對課程進行加密，直播課與錄播課的加密邏輯不一樣，必須修改代碼。而修改代碼的邏輯勢必會相互影響，容易帶來不可控的風險。我們對職責進行解耦，來看代碼，分別創建兩個類

//直播
public class LiveCourse {
    public void study(String courseName){
        System.out.println(courseName + "不能快進看");
    }
}

//錄播
public class ReplayCourse {
    public void study(String courseName){
        System.out.println(courseName + "可以反覆回看");
    }
}

//調用代碼
public static void main(String[] args) {
    LiveCourse liveCourse = new LiveCourse();
    liveCourse.study("直播課!");

    ReplayCourse replayCourse = new ReplayCourse();
    replayCourse.study("錄播課!");
}

​ 此時業務繼續發展，課程要做權限。沒有付費的學員可以獲得課程基本信息，已經付費的學員可以獲得視頻流，即學習權限。設計一個頂層接口，創建ICourse接口:

public interface ICourse {
    //獲取課程基本信息
    String getCourseName();
    //獲取視頻流
    byte[] getCourseVideo();
    //學習課程
    void studyCourse();
    //退款
    void refundCourse();
}

​ 其實在控制課程層面上至少有兩個職責。我們可以把展示職責和管理職責分離開來，都實現同一個抽象依賴。我們可以把這個接口拆成兩個接口:ICourseInfo和ICourseManager。

public interface ICourseInfo {
    //獲取課程基本信息
    String getCourseName();
    //獲取視頻流
    byte[] getCourseVideo();
}

public interface ICourseManager {
    //學習課程
    void studyCourse();
    //退款
    void refundCourse();
}

我們看下類圖


以上是類/接口的單一職，下面我們看下方法層面的單一職責，有時候我們會偷懶，把一個方法寫成下面這樣：

    /**
     * 修改用戶信息
     */
    private void modityUserInfo(String userName,String address){
        userName="LaoWang";
        address = "BeiJin";
    }

    private void modityUserInfo(String userName,String... fileds){
        userName="LaoWang";
        for (String filed : fileds) {
            //....
        }
    }

    private void modityUserInfo(String userName,String address,boolean bool){
        if (bool){
            //...
        }else {
            //...
        }
        userName = "LaoWang";
        address = "BeiJin";
    }

​ 顯然,上面的modityUserInfo()方法承擔了多個職責，既可以修改userName又可以修改address，甚至更多，明顯不符合單一職責。我們做如下修改，可以拆成兩個方法

    private void modifyUserName(String userName){
        userName="LaoWang";
    }

    private void modifyAddress(String address){
        address = "BeiJin";
    }

​ 修改之後，開發起來簡單，維護起來也容易。我們在實際開發中會有項目依賴、組合、聚合這些關係，還有的項目的規模、週期、技術人員的水平、對進度的把控，很多類都不符合單一職責。但是，我們在編寫代碼的過程中，儘可能的讓接口和方法保持單一職責，對項目後期的維護是有很大的幫助的。