在軟件開發中，爲了提高軟件系統的可維護性和可複用性，增加軟件的可擴展性和靈活性，要儘量根據7條原則來開發程序，從而提高軟件開發效率、節約軟件開發成本和維護成本。
1、單一職責原則
( 核心：儘量保證類，方法功能的單一性，即使其職責:最小粒度化 )
功能單一，只負責自己的事情，不做多餘的事情 ，可以減少類的複雜度，提高類的可讀性，這樣不會應爲本身修改了，從而影響到其他的類，也不會因爲其他類修改而影響。 做法：抽象出不同的功能，然後創建頂層的接口，需要什麼功能就可以去實現什麼接口
2、開閉原則
對擴展開放，對修改關閉。在程序需要進行拓展的時候，不能去修改原有的代碼，實現一個熱插拔的效果。簡言之，是爲了使程序的擴展性好，易於維護和升級。
想要達到這樣的效果，我們需要使用接口和抽象類。
因爲抽象靈活性好，適應性廣，只要抽象的合理，可以基本保持軟件架構的穩定。而軟件中易變的細節可以從抽象派生來的實現類來進行擴展，當軟件需要發生變化時，只需要根據需求重新派生一個實現類來擴展就可以了。
下面以 搜狗輸入法 的皮膚爲例介紹開閉原則的應用。
【例】搜狗輸入法 的皮膚設計。
分析：搜狗輸入法 的皮膚是輸入法背景圖片、窗口顏色和聲音等元素的組合。用戶可以根據自己的喜愛更換自己的輸入法的皮膚，也可以從網上下載新的皮膚。這些皮膚有共同的特點，可以爲其定義一個抽象類（AbstractSkin），而每個具體的皮膚（DefaultSpecificSkin和HeimaSpecificSkin）是其子類。用戶窗體可以根據需要選擇或者增加新的主題，而不需要修改原代碼，所以它是滿足開閉原則的。
3、里氏代換原則
里氏代換原則是面向對象設計的基本原則之一。
里氏代換原則：任何基類可以出現的地方，子類一定可以出現。通俗理解：子類可以擴展父類的功能，但不能改變父類原有的功能。換句話說，子類繼承父類時，除添加新的方法完成新增功能外，儘量不要重寫父類的方法。
如果通過重寫父類的方法來完成新的功能，這樣寫起來雖然簡單，但是整個繼承體系的可複用性會比較差，特別是運用多態比較頻繁時，程序運行出錯的概率會非常大。
下面看一個里氏替換原則中經典的一個例子
【例】正方形不是長方形。
在數學領域裏，正方形毫無疑問是長方形，它是一個長寬相等的長方形。所以，我們開發的一個與幾何圖形相關的軟件系統，就可以順理成章的讓正方形繼承自長方形。
代碼如下：
長方形類（Rectangle）：
public class Rectangle {
private double length;
private double width;
public double getLength() {
return length;
}
public void setLength(double length) {
this.length = length;
}
public double getWidth() {
return width;
}
public void setWidth(double width) {
this.width = width;
}
}正方形（Square）：
由於正方形的長和寬相同，所以在方法setLength和setWidth中，對長度和寬度都需要賦相同值。
public class Square extends Rectangle {
public void setWidth(double width) {
super.setLength(width);
super.setWidth(width);
}
public void setLength(double length) {
super.setLength(length);
super.setWidth(length);
}
}類RectangleDemo是我們的軟件系統中的一個組件，它有一個resize方法依賴基類Rectangle，resize方法是RectandleDemo類中的一個方法，用來實現寬度逐漸增長的效果。
public class RectangleDemo {
public static void resize(Rectangle rectangle) {
while (rectangle.getWidth() <= rectangle.getLength()) {
rectangle.setWidth(rectangle.getWidth() + 1);
}
}
//打印長方形的長和寬
public static void printLengthAndWidth(Rectangle rectangle) {
System.out.println(rectangle.getLength());
System.out.println(rectangle.getWidth());
}
public static void main(String[] args) {
Rectangle rectangle = new Rectangle();
rectangle.setLength(20);
rectangle.setWidth(10);
resize(rectangle);
printLengthAndWidth(rectangle);
System.out.println("============");
Rectangle rectangle1 = new Square();
rectangle1.setLength(10);
resize(rectangle1);
printLengthAndWidth(rectangle1);
}
}我們運行一下這段代碼就會發現，假如我們把一個普通長方形作爲參數傳入resize方法，就會看到長方形寬度逐漸增長的效果，當寬度大於長度,代碼就會停止，這種行爲的結果符合我們的預期；假如我們再把一個正方形作爲參數傳入resize方法後，就會看到正方形的寬度和長度都在不斷增長，代碼會一直運行下去，直至系統產生溢出錯誤。所以，普通的長方形是適合這段代碼的，正方形不適合。 我們得出結論：在resize方法中，Rectangle類型的參數是不能被Square類型的參數所代替，如果進行了替換就得不到預期結果。因此，Square類和Rectangle類之間的繼承關係違反了里氏代換原則，它們之間的繼承關係不成立，正方形不是長方形。
如何改進呢？此時我們需要重新設計他們之間的關係。抽象出來一個四邊形接口(Quadrilateral)，讓Rectangle類和Square類實現Quadrilateral接口
4、依賴倒轉原則
高層模塊不應該依賴低層模塊，兩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。簡單的說就是要求對抽象進行編程，不要對實現進行編程，這樣就降低了客戶與實現模塊間的耦合。其實依賴倒轉原則就是開閉原則的具體實現。
下面看一個例子來理解依賴倒轉原則
【例】組裝電腦
現要組裝一臺電腦，需要配件cpu，硬盤，內存條。只有這些配置都有了，計算機才能正常的運行。選擇cpu有很多選擇，如Intel，AMD等，硬盤可以選擇希捷，西數等，內存條可以選擇金士頓，海盜船等。
類圖如下：
代碼如下：
希捷硬盤類（XiJieHardDisk）:
public class XiJieHardDisk implements HardDisk {
public void save(String data) {
System.out.println("使用希捷硬盤存儲數據" + data);
}
public String get() {
System.out.println("使用希捷希捷硬盤取數據");
return "數據";
}
}Intel處理器（IntelCpu）：
public class IntelCpu implements Cpu {
public void run() {
System.out.println("使用Intel處理器");
}
}金士頓內存條（KingstonMemory）：
public class KingstonMemory implements Memory {
public void save() {
System.out.println("使用金士頓作爲內存條");
}
}電腦（Computer）：
public class Computer {
private XiJieHardDisk hardDisk;
private IntelCpu cpu;
private KingstonMemory memory;
public IntelCpu getCpu() {
return cpu;
}
public void setCpu(IntelCpu cpu) {
this.cpu = cpu;
}
public KingstonMemory getMemory() {
return memory;
}
public void setMemory(KingstonMemory memory) {
this.memory = memory;
}
public XiJieHardDisk getHardDisk() {
return hardDisk;
}
public void setHardDisk(XiJieHardDisk hardDisk) {
this.hardDisk = hardDisk;
}
public void run() {
System.out.println("計算機工作");
cpu.run();
memory.save();
String data = hardDisk.get();
System.out.println("從硬盤中獲取的數據爲：" + data);
}
}測試類（TestComputer）：
測試類用來組裝電腦。
public class TestComputer {
public static void main(String[] args) {
Computer computer = new Computer();
computer.setHardDisk(new XiJieHardDisk());
computer.setCpu(new IntelCpu());
computer.setMemory(new KingstonMemory());
computer.run();
}
}上面代碼可以看到已經組裝了一臺電腦，但是似乎組裝的電腦的cpu只能是Intel的，內存條只能是金士頓的，硬盤只能是希捷的，這對用戶肯定是不友好的，用戶有了機箱肯定是想按照自己的喜好，選擇自己喜歡的配件。
根據依賴倒轉原則進行改進：
代碼我們只需要修改Computer類，讓Computer類依賴抽象（各個配件的接口），而不是依賴於各個組件具體的實現類。
類圖如下：
電腦（Computer）：
public class Computer {
private HardDisk hardDisk;
private Cpu cpu;
private Memory memory;
public HardDisk getHardDisk() {
return hardDisk;
}
public void setHardDisk(HardDisk hardDisk) {
this.hardDisk = hardDisk;
}
public Cpu getCpu() {
return cpu;
}
public void setCpu(Cpu cpu) {
this.cpu = cpu;
}
public Memory getMemory() {
return memory;
}
public void setMemory(Memory memory) {
this.memory = memory;
}
public void run() {
System.out.println("計算機工作");
}
}面向對象的開發很好的解決了這個問題，一般情況下抽象的變化概率很小，讓用戶程序依賴於抽象，實現的細節也依賴於抽象。即使實現細節不斷變動，只要抽象不變，客戶程序就不需要變化。這大大降低了客戶程序與實現細節的耦合度。
5、接口隔離原則
客戶端不應該被迫依賴於它不使用的方法；一個類對另一個類的依賴應該建立在最小的接口上。
下面看一個例子來理解接口隔離原則
【例】安全門案例
我們需要創建一個黑馬品牌的安全門，該安全門具有防火、防水、防盜的功能。可以將防火，防水，防盜功能提取成一個接口，形成一套規範。類圖如下：
上面的設計我們發現了它存在的問題，黑馬品牌的安全門具有防盜，防水，防火的功能。現在如果我們還需要再創建一個傳智品牌的安全門，而該安全門只具有防盜、防水功能呢？很顯然如果實現SafetyDoor接口就違背了接口隔離原則，那麼我們如何進行修改呢？看如下類圖：
代碼如下：
AntiTheft（接口）：
public interface AntiTheft {
void antiTheft();
}Fireproof（接口）：
public interface Fireproof {
void fireproof();
}Waterproof（接口）：
public interface Waterproof {
void waterproof();
}HeiMaSafetyDoor（類）：
public class HeiMaSafetyDoor implements AntiTheft,Fireproof,Waterproof {
public void antiTheft() {
System.out.println("防盜");
}
public void fireproof() {
System.out.println("防火");
}
public void waterproof() {
System.out.println("防水");
}
}ItcastSafetyDoor（類）：
public class ItcastSafetyDoor implements AntiTheft,Fireproof {
public void antiTheft() {
System.out.println("防盜");
}
public void fireproof() {
System.out.println("防火");
}
}可以從代碼中看到HeiMaSafetyDoor與ItcastSafetyDoor擁有不同的功能
6、迪米特法則
迪米特法則又叫最少知識原則。
只和你的直接朋友交談，不跟“陌生人”說話（Talk only to your immediate friends and not to strangers）。
其含義是：如果兩個軟件實體無須直接通信，那麼就不應當發生直接的相互調用，可以通過第三方轉發該調用。其目的是降低類之間的耦合度，提高模塊的相對獨立性。例如租房的時候大多找的中介，而不是直接找的房主。又比如在開發一個軟件時，一般找的都是軟件公司，而不是找軟件工程師。
迪米特法則中的“朋友”是指：當前對象本身、當前對象的成員對象、當前對象所創建的對象、當前對象的方法參數等，這些對象同當前對象存在關聯、聚合或組合關係，可以直接訪問這些對象的方法。
下面看一個例子來理解迪米特法則
【例】明星與經紀人的關係實例
明星由於全身心投入藝術，所以許多日常事務由經紀人負責處理，如和粉絲的見面會，和媒體公司的業務洽淡等。這裏的經紀人是明星的朋友，而粉絲和媒體公司是陌生人，所以適合使用迪米特法則。
類圖如下：
代碼如下：
明星類（Star）
public class Star {
private String name;
public Star(String name) {
this.name=name;
}
public String getName() {
return name;
}
}粉絲類（Fans）
public class Fans {
private String name;
public Fans(String name) {
this.name=name;
}
public String getName() {
return name;
}
}媒體公司類（Company）
public class Company {
private String name;
public Company(String name) {
this.name=name;
}
public String getName() {
return name;
}
}經紀人類（Agent）
public class Agent {
private Star star;
private Fans fans;
private Company company;
public void setStar(Star star) {
this.star = star;
}
public void setFans(Fans fans) {
this.fans = fans;
}
public void setCompany(Company company) {
this.company = company;
}
public void meeting() {
System.out.println(fans.getName() + "與明星" + star.getName() + "見面了。");
}
public void business() {
System.out.println(company.getName() + "與明星" + star.getName() + "洽淡業務。");
}
}7、合成複用原則
合成複用原則是指：儘量先使用組合或者聚合等關聯關係來實現，其次才考慮使用繼承關係來實現。
通常類的複用分爲繼承複用和合成複用兩種。
繼承複用雖然有簡單和易實現的優點，但它也存在以下缺點：
-
繼承複用破壞了類的封裝性。因爲繼承會將父類的實現細節暴露給子類，父類對子類是透明的，所以這種複用又稱爲“白箱”複用。
-
子類與父類的耦合度高。父類的實現的任何改變都會導致子類的實現發生變化，這不利於類的擴展與維護。
-
它限制了複用的靈活性。從父類繼承而來的實現是靜態的，在編譯時已經定義，所以在運行時不可能發生變化。
採用組合或聚合複用時，可以將已有對象納入新對象中，使之成爲新對象的一部分，新對象可以調用已有對象的功能，它有以下優點：
-
它維持了類的封裝性。因爲成分對象的內部細節是新對象看不見的，所以這種複用又稱爲“黑箱”複用。
-
對象間的耦合度低。可以在類的成員位置聲明抽象。
-
複用的靈活性高。這種複用可以在運行時動態進行，新對象可以動態地引用與成分對象類型相同的對象。
下面看一個例子來理解合成複用原則
【例】汽車分類管理程序
汽車按“動力源”劃分可分爲汽油汽車、電動汽車等；按“顏色”劃分可分爲白色汽車、黑色汽車和紅色汽車等。如果同時考慮這兩種分類，其組合就很多。類圖如下：
從上面類圖我們可以看到使用繼承複用產生了很多子類，如果現在又有新的動力源或者新的顏色的話，就需要再定義新的類。我們試着將繼承複用改爲聚合複用看一下。
