设计模式

六大原则

• 单一职责原则：一个类只负责一个功能领域中的相应职责，或者可以定义为：就一个类而言，应该只有一个引起它变化的原因。

  There should never be more than one reason for a class to change.

  不同的类具有不同的职责，各司其职。如果一个类拥有了两种职责，那么就最好将其分为两个类。

• 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）：所有引用基类的地方必须能够透明地使用其子类的对象。

  Functions that use pointers of references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it.

  它是开闭原则的具体实现手段之一。里氏替换原则的核心是抽象，而抽象又依赖于继承这个特性。继承的优点有：1. 代码重用，减少创建类的成本，每个子类拥有父类的属性和方法；2. 子类和父类基本相似，但是又于父类有区别；3. 提高代码的可拓展性。继承的缺点有：1. 继承是侵入性的，只要继承了就必须拥有父类的所有属性和方法；2. 可能会造成子类代码的冗余，灵活性降低，因为子类必须拥有父类所有的属性和方法。里氏替换原则和开闭原则是相互依赖的，通过里式替换来达到对扩展的开发，对修改的关闭效果。

• 依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）：高层模块不应该依赖底层模块，二者都应该依赖其抽象；抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象。

  High level modules should not depends upon low level modules. Both should depend upon abstractions. Abstractions should not depends upon details. Details should depend upon abstractions.

  在Java中，抽象是指接口或者抽象类（Abstract），两者都是不可以被实例化的（不能被new）；而细节指的是具体的实现类，实现接口或者抽象类，是可以被实例化的。高层模块指的就是调用端，低层模块就是具体的实现类。所以依赖倒转原则在Java中的表现就是，模块间的依赖通过抽象产生，实现类之间是不会产生依赖关系的，其依赖关系是通过接口或者抽象类产生的。如果类与类之间直接依赖细节，那么可能会直接耦合。需要修改时，就会同时修改依赖者的代码，限制了可拓展性。

• 接口隔离原则（Interface Segregation Principle）：客户端不应该依赖它不需要的接口；一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上

  The dependency of one class to another one should depend on the smallest possible interface.

  接口隔离原则的建立最小的接口是指建立单一接口，不要建立庞大臃肿的接口；尽量细化接口，接口中的方法尽量要少。即为各个类建立专用的接口，而不要试图建立一个很庞大的接口供所有的依赖它的类调用。需要注意以下几点：

  • 接口尽量要小，但是也有限度。对接口进行细化可以提高程序设计的灵活性；但是如果太小了，则会造成接口数量过多，设计复杂化；
  • 为依赖接口的类定制服务，只暴露给调用的类需要的方法，它不需要的方法则隐蔽起来。这样才能建立最小的依赖关系；
  • 提高内聚，减少对外交互。接口方法尽量少用public修饰，接口是对外的承诺，承诺越少对系统开发越有利，变更风险也会越少。

• 迪米特原则（Law of Demeter，最少知道原则）：一个对象应该对其它对象保持最少的了解，即一个软件实体应当尽可能少地与其它实体发生相互作用

  Only talk to your immediate friends.

  一个类应该对自己需要耦合或者调用的类了解最少，类的内部如何实现与调用者或者依赖关系越密切，耦合度就越大。当一个类发生变化时，对另外一个类的影响也越大。即低耦合、高内聚。

  • 在类的划分上，应当尽量创建松耦合的类。类之间的耦合度越低，当一个类修改时，就不会对关联的类造成太大的波及；
  • 在类的结构设计上，每一个类都应当尽量降低其成员变量和成员函数的访问权限；
  • 在对其它类的引用上，一个类对其它对象的引用应当降到最低；

• 开放封闭原则（Open Close Principle）：对扩展开放，对修改关闭

  Software entities like classes, modules and functions should be open for extension but closed for modifications.

  即类、模块、函数等应该是可以拓展的，但是不可修改。开闭原则指导我们，当软件发生变化时，应该尽量通过拓展的方式来实现变化，而不是通过修改已有代码来实现（OCP原则并不是说绝对不可以修改原始的类）。

• 合成复用原则（六大原则之外）：尽量使用对象组合，而不是继承来达到复用的目的。

  合成复用原则就是在一个新的对象里通过关联关系（包括组合关系和聚合关系）来使用一些已有的对象，使之成为新对象的一部分，新对象通过委派调用已有对象的方法达到复用功能的目的。即首先考虑组合/聚合，可以使系统更灵活，降低类与类之间的耦合度，其次才考虑继承。在使用继承时，也要严格遵循里氏替换原则。

23种设计模式

23种设计模式分为三大类（分类不同版本有不同的数量）：

• 创建型模式（6种）：单例模式、简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、建造者模式、原型模式

  创建型模式对类的实例化过程进行了抽象，能够将模块中对象的创建和对象的使用分离。为了使结构更加清晰，外界对于这些对象只需要知道它们共同的接口，而不清楚具体的细节，使整个系统的设计更加符合单一职责原则。

• 结构型模式（6种）：外观模式、适配器模式、桥接模式、代理模式、装饰者模式、享元模式

  结构型模式描述如何将类或者对象结合在一起形成更大的结构。

• 行为型模式（11种）：职责链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板方法模式、访问者模式

  行为型模式是对在不同的对象之间划分责任和算法的抽象化。行为型模式不仅仅关注类和对象的结构，而且重点关注它们之间的相互作用。通过行为型模式，可以更加清晰地划分类与对象之间的职责，并研究系统在运行时实例对象之间的交互。

具体的23种设计模式详见Java基础部分的设计模式分析。