写代码的第一性原理-设计原则

第一性原理是被马斯克带火的。现在很多课里都在讲第一性原理,这里简单给第一性原理下个定义:透事物的本质,要把事物分解成最基本的组成,从源头解决问题

那么写代码的第一性原理是什么呢?我觉得是前辈们总结设计原则,下面是常用的设计原则。

设计原则

SOLID 原则

1. SRP 单一职责原则

一个类只负责完成一个职责或者功能。单一职责原则通过避免设计大而全的类,避免将不相关的功能耦合在一起,来提高类的内聚性。同时,类职责单一,类依赖的和被依赖的其他类也会变少,减少了代码的耦合性,以此来实现代码的高内聚、松耦合。但是,如果拆分得过细,实际上会适得其反,反倒会降低内聚性,也会影响代码的可维护性。不同的应用场景、不同阶段的需求背景、不同的业务层面,对同一个类的职责是否单一,可能会有不同的判定结果。实际上,一些侧面的判断指标更具有指导意义和可执行性,比如,出现下面这些情况就有可能说明这类的设计不满足单一职责原则:

  • 类中的代码行数、函数或者属性过多;

  • 类依赖的其他类过多或者依赖类的其他类过多;

  • 私有方法过多;比较难给类起一个合适的名字;

  • 类中大量的方法都是集中操作类中的某几个属性。

2.OCP 开闭原则

​ 添加一个新的功能,应该是通过在已有代码基础上扩展代码(新增模块、类、方法、属性等),而非修改已有代码(修改模块、类、方法、属性等)的方式来完成。关于定义,我们有两点要注意。第一点是,开闭原则并不是说完全杜绝修改,而是以最小的修改代码的代价来完成新功能的开发。第二点是,同样的代码改动,在粗代码粒度下,可能被认定为“修改”;在细代码粒度下,可能又被认定为“扩展”。

如何做到“对扩展开放、修改关闭”?

​ 我们要时刻具备扩展意识、抽象意识、封装意识。在写代码的时候,我们要多花点时间思考一下,这段代码未来可能有哪些需求变更,如何设计代码结构,事先留好扩展点,以便在未来需求变更的时候,在不改动代码整体结构、做到最小代码改动的情况下,将新的代码灵活地插入到扩展点上。很多设计原则、设计思想、设计模式,都是以提高代码的扩展性为最终目的的。特别是 23 种经典设计模式,大部分都是为了解决代码的扩展性问题而总结出来的,都是以开闭原则为指导原则的。最常用来提高代码扩展性的方法有:多态、依赖注入、基于接口而非实现编程,以及大部分的设计模式(比如,装饰、策略、模板、职责链、状态)。

3.LSP 里式替换原则

​ 子类对象能够替换程序中父类对象出现的任何地方,并且保证原来程序的逻辑行为不变及正确性不被破坏。

里式替换原则是用来指导继承关系中子类该如何设计的一个原则。理解里式替换原则,最核心的就是理解“design by contract,按照协议来设计”。父类定义了函数的“约定”,那子类可以改变函数的内部实现逻辑,但不能改变函数的原有“约定”。这里的“约定”包括:函数声明要实现的功能;对输入、输出、异常的约定;甚至包括注释中所罗列的任何特殊说明。

​ 理解这个原则,我们还要弄明白,里式替换原则跟多态的区别。虽然从定义描述和代码实现上来看,多态和里式替换有点类似,但它们关注的角度是不一样的。多态是面向对象编程的一大特性,也是面向对象编程语言的一种语法。它是一种代码实现的思路。而里式替换是一种设计原则,用来指导继承关系中子类该如何设计,子类的设计要保证在替换父类的时候,不改变原有程序的逻辑及不破坏原有程序的正确性

4.ISP 接口隔离原则

​ 客户端不应该强迫依赖它不需要的接口。其中的“客户端”,可以理解为接口的调用者或者使用者。理解“接口隔离原则”的重点是理解其中的“接口”二字。这里有三种不同的理解。

​1)如果把“接口”理解为一组接口集合,可以是某个微服务的接口,也可以是某个类库的接口等。如果部分接口只被部分调用者使用,我们就需要将这部分接口隔离出来,单独给这部分调用者使用,而不强迫其他调用者也依赖这部分不会被用到的接口。

​2) 如果把“接口”理解为单个 API 接口或函数,部分调用者只需要函数中的部分功能,那我们就需要把函数拆分成粒度更细的多个函数,让调用者只依赖它需要的那个细粒度函数。

  1. 如果把“接口”理解为 OOP 中的接口,也可以理解为面向对象编程语言中的接口语法。那接口的设计要尽量单一,不要让接口的实现类和调用者,依赖不需要的接口函数。

单一职责原则针对的是模块、类、接口的设计。接口隔离原则相对於单一职责原则,一方面更侧重于接口的设计,另一方面它的思考的角度也是不同的。接口隔离原则提供了一种判断接口的职责是否单一的标准:通过调用者如何使用接口来间接地判定。如果调用者只使用部分接口或接口的部分功能,那接口的设计就不够职责单一。

5.DIP 依赖倒置原则

1)控制反转:

​ 控制反转是一个比较笼统的设计思想,并不是一种具体的实现方法,一般用来指导框架层面的设计。这里所说的“控制”指的是对程序执行流程的控制,而“反转”指的是在没有使用框架之前,程序员自己控制整个程序的执行。在使用框架之后,整个程序的执行流程通过框架来控制。流程的控制权从程序员“反转”给了框架。

2)依赖注入

依赖注入和控制反转恰恰相反,它是一种具体的编码技巧。不用直接 new 的方式在类内部创建依赖类的对象,而是将依赖的类对象在外部创建好之后,通过构造函数、函数参数等方式传递给类来使用。

KISS原则

​ KISS 原则的中文描述是:尽量保持简单。KISS 原则是保持代码可读和可维护的重要手段。KISS 原则中的“简单“”并不是以代码行数来考量的。代码行数越少并不代表代码越简单,我们还要考虑逻辑复杂度、实现难度、代码的可读性等。而且,本身就复杂的问题,用复杂的方法解决,也并不违背 KISS 原则。除此之外,同样的代码,在某个业务场景下满足 KISS 原则,换一个应用场景可能就不满足了。

YAGNI 原则

YAGNI 原则的英文全称是:You Ain’t Gonna Need It。直译就是:你不会需要它。当用在软件开发中的时候,它的意思是:不要去设计当前用不到的功能;不要去编写当前用不到的代码。实际上,这条原则的核心思想就是:不要做过度设计。YAGNI 原则跟 KISS 原则并非一回事儿。KISS 原则讲的是“如何做”的问题(尽量保持简单),而 YAGNI 原则说的是“要不要做”的问题(当前不需要的就不要做)。

DRY 原则

DRY 原则中文描述是:不要重复自己,将它应用在编程中,可以理解为:不要写重复的代码。

重复可以包括实现逻辑重复、功能语义重复、代码执行重复。

​ 实现逻辑重复,但功能语义不重复的代码,并不违反 DRY 原则。实现逻辑不重复,但功能语义重复的代码,也算是违反 DRY 原则。而代码执行重复也算是违反 DRY 原则

迪米特法则

​ 不该有直接依赖关系的类之间,不要有依赖;有依赖关系的类之间,尽量只依赖必要的接口。迪米特法则是希望减少类之间的耦合,让类越独立越好。每个类都应该少了解系统的其他部分。一旦发生变化,需要了解这一变化的类就会比较少

迪米特法则体现了“高内聚、松耦合”,“高内聚”用来指导类本身的设计,“松耦合”用来指导类与类之间依赖关系的设计。所谓高内聚,就是指相近的功能应该放到同一个类中,不相近的功能不要放到同一类中。所谓“松耦合”指的是在代码中类与类之间的依赖关系简单清晰。

学习资料:极客时间《设计模式之美》

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