编写软件过程中,程序员面临着来自 耦合性,内聚性以及可维护性,可扩展性,重用性,灵活性 等多方面的挑战,设计模式是为了让程序(软件),具有如下特征:
设计模式原则,其实就是程序员在编程时,应当遵守的原则,也是各种设计模式的基础(即:设计模式为什么这样设计的依据)
基本介绍
对类来说的,即一个类应该只负责一项职责。如类 A 负责两个不同职责:职责 1,职责 2。当职责 1 需求变更而改变 A 时,可能造成职责 2 执行错误,所以需要将类 A 的粒度分解为 A1,A2
代码演示
//方式一:多职责的代码演示
public class SingleResponsibility1{
public static void main(String[] args){
Vehicle vehicle = new Vehicle();
vehicle.run("摩托车");
vehicle.run("汽车");
vehicle.run("飞机");
}
}
// 交通工具类
// 方式1
// 1. 在方式 1 的 run 方法中,违反了单一职责原则
// 2. 解决的方案非常的简单,根据交通工具运行方法不同,分解成不同类即可
class Vehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在公路上运行....");
}
}
//方式二:单一职责
//对方式一进行代码改进,多添加几个功能单一的类
public class SingleResponsibility1{
public static void main(String[] args){
RoadVehicle roadVehicle = new RoadVehicle();
roadVehicle.run("摩托车");
roadVehicle.run("汽车");
AirVehicle airVehicle = new AirVehicle();
airVehicle.run("飞机");
}
}
//方案 2 的分析
//1. 遵守单一职责原则
//2. 但是这样做的改动很大,即将类分解,同时修改客户端
//3. 改进:直接修改 Vehicle 类,改动的代码会比较少=>方案 3
class RoadVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "公路运行");
}
}
class AirVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "天空运行");
}
}
class WaterVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "水中运行");
}
}
public class SingleResponsibility3 {
public static void main(String[] args) {
Vehicle2 vehicle2 = new Vehicle2();
vehicle2.run("汽车");
vehicle2.runWater("轮船");
vehicle2.runAir("飞机");
}
}
//方式 3 的分析
//1. 这种修改方法没有对原来的类做大的修改,只是增加方法
//2. 这里虽然没有在类这个级别上遵守单一职责原则,但是在方法级别上,仍然是遵守单一职责
class Vehicle2 {
public void run(String vehicle) {
//处理
System.out.println(vehicle + " 在公路上运行....");
}
public void runAir(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在天空上运行....");
}
public void runWater(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在水中行....");
}
}
单一职责原则注意事项和细节
基本介绍
来说不是最小接口,那么类 B 和类 D 必须去实现他们不需要的方法。
将接口 Interface1 拆分为独立的几个接口**(这里我们拆分成 3 个接口)**,类 A 和类 C 分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则
应用实例
public class Segregation1 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
}
}
//接口
interface Interface1 {
void operation1();
void operation2();
void operation3();
void operation4();
void operation5();
}
class B implements Interface1 {
public void operation1() {
System.out.println("B 实现了 operation1");
}
public void operation2() {
System.out.println("B 实现了 operation2");
}
public void operation3() {
System.out.println("B 实现了 operation3");
}
public void operation4() {
System.out.println("B 实现了 operation4");
}
public void operation5() {
System.out.println("B 实现了 operation5");
}
}
class D implements Interface1 {
public void operation1() {
System.out.println("D 实现了 operation1");
}
public void operation2() {
System.out.println("D 实现了 operation2");
}
public void operation3() {
System.out.println("D 实现了 operation3");
}
public void operation4() {
System.out.println("D 实现了 operation4");
}
public void operation5() {
System.out.println("D 实现了 operation5");
}
}
class A {
//A 类通过接口 Interface1 依赖(使用) B 类,但是只会用到 1,2,3 方法
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend2(Interface1 i) {
i.operation2();
}
public void depend3(Interface1 i) {
i.operation3();
}
}
class C {
//C 类通过接口 Interface1 依赖(使用) D 类,但是只会用到 1,4,5 方法
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend4(Interface1 i) {
i.operation4();
}
public void depend5(Interface1 i) {
i.operation5();
}
}
应传统方法的问题和使用接口隔离原则改进
来说不是最小接口,那么类 B 和类 D 必须去实现他们不需要的方法
public class Segregation1 {
public static void main(String[] args) {
// 使用一把
A a = new A();
a.depend1(new B()); // A 类通过接口去依赖 B 类
a.depend2(new B());
a.depend3(new B());
C c = new C();
c.depend1(new D()); // C 类通过接口去依赖(使用)D 类
c.depend4(new D());
c.depend5(new D());
}
}
// 接 口 1
interface Interface1 {
void operation1();
}
// 接 口 2
interface Interface2 {
void operation2();
void operation3();
}
// 接 口 3
interface Interface3 {
void operation4();
void operation5();
}
class B implements Interface1, Interface2 {
public void operation1() {
System.out.println("B 实现了 operation1");
}
public void operation2() {
System.out.println("B 实现了 operation2");
}
public void operation3() {
System.out.println("B 实现了 operation3");
}
}
class D implements Interface1, Interface3 {
public void operation1() {
System.out.println("D 实现了 operation1");
}
public void operation4() {
System.out.println("D 实现了 operation4");
}
public void operation5() {
System.out.println("D 实现了 operation5");
}
}
class A {
// A 类通过接口 Interface1,Interface2 依赖(使用) B 类,但是只会用到 1,2,3 方法
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend2(Interface2 i) {
i.operation2();
}
public void depend3(Interface2 i) {
i.operation3();
}
}
class C {
// C 类通过接口 Interface1,Interface3 依赖(使用) D 类,但是只会用到 1,4,5 方法
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend4(Interface3 i) {
i.operation4();
}
public void depend5(Interface3 i) {
i.operation5();
}
}
基本介绍
依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)是指:
1) 高层模块不应该依赖低层模块,二者都应该依赖其抽象
2) 抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象
3) 依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
4) 依赖倒转原则是基于这样的设计理念:相对于细节的多变性,抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础的架构要稳定的多。在 java 中,抽象指的是接口或抽象类,细节就是具体的实现类
5) 使用接口或抽象类的目的是制定好规范,而不涉及任何具体的操作,把展现细节的任务交给他们的实现类去完成
应用实例
请编程完成 Person 接收消息 的功能
public class DependecyInversion {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
}
}
class Email {
public String getInfo() {
return "电子邮件信息: hello,world";
}
}
//完成 Person 接收消息的功能
//方式 1 分析
//1. 简单,比较容易想到
//2. 如果我们获取的对象是 微信,短信等等,则新增类,同时 Perons 也要增加相应的接收方法
//3. 解决思路:引入一个抽象的接口 IReceiver, 表示接收者, 这样 Person 类与接口 IReceiver 发生依赖
// 因为 Email, WeiXin 等等属于接收的范围,他们各自实现 IReceiver 接口就 ok, 这样我们就符号依赖倒转原则
class Person {
public void receive(Email email ) { System.out.println(email.getInfo());
}
}
public class DependecyInversion {
public static void main(String[] args) {
//客户端无需改变
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
person.receive(new WeiXin());
person.receive(new QQ());
}
}
//定义接口
interface IReceiver {
public String getInfo();
}
class Email implements IReceiver {
public String getInfo() {
return "电子邮件信息: hello,world";
}
}
//增加微信
class WeiXin implements IReceiver {
public String getInfo() {
return "微信信息: hello,ok";
}
}
//增加QQ
class QQ implements IReceiver {
public String getInfo() {
return "QQ信息: hello,ok";
}
}
//方式 2
class Person {
//这里我们是对接口的依赖
public void receive(IReceiver receiver ) { System.out.println(receiver.getInfo());
}
}
依赖关系传递的三种方式和应用案例
1) 接口传递
2) 构造方法传递
3) setter 方法传递
接口传递
public class DependencyPass {
public static void main(String[] args) {
ChangHong changHong = new ChangHong();//电视机
OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();//遥控
openAndClose.open(changHong);//接口方法传递依赖
}
}
interface IOpenAndClose {
public void open(ITV tv); //抽象方法,接收接口
}
interface ITV { //ITV 接口
public void play();
}
class ChangHong implements ITV {
@Override
public void play() {
System.out.println("长虹电视机,打开");
}
}
//实现接口
class OpenAndClose implements IOpenAndClose{
public void open(ITV tv)
tv.play();
}
}
构造方法传递依赖
public class DependencyPass {
public static void main(String[] args) {
ChangHong changHong = new ChangHong();//电视机
//遥控,把依赖在构建遥控对象的时候传递进去
OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose(changHong);
openAndClose.open();
}
}
interface IOpenAndClose {
public void open(ITV tv); //抽象方法,接收接口
}
interface ITV { //ITV 接口
public void play();
}
class ChangHong implements ITV {
@Override
public void play() {
System.out.println("长虹电视机,打开");
}
}
//实现接口
class OpenAndClose implements IOpenAndClose{
ITV tv;
public OpenAndClose(ITV tv){//构造器传递依赖
this.tv=tv;
}
public void open()
tv.play();
}
}
setter方法传递依赖
public class DependencyPass {
public static void main(String[] args) {
ChangHong changHong = new ChangHong();//电视机
//遥控,把依赖在构建遥控对象的时候传递进去
OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
openAndClose.setITV(changHong);
openAndClose.open();
}
}
interface IOpenAndClose {
public void open(ITV tv); //抽象方法,接收接口
}
interface ITV { //ITV 接口
public void play();
}
class ChangHong implements ITV {
@Override
public void play() {
System.out.println("长虹电视机,打开");
}
}
//实现接口
class OpenAndClose implements IOpenAndClose{
ITV tv;
public void setITV(ITV tv){
this.tv=tv;
}
public void open()
tv.play();
}
}
依赖倒转原则的注意事项和细节
面向对象中的继承性的反思
问题提出:在编程中,如何正确的使用继承? => 里氏替换原则
里氏替换原则基本介绍
继承带来的问题
// A 类
class A {
// 返回两个数的差
public int func1(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
// B 类继承了 A
// 增加了一个新功能:完成两个数相加,然后和 9 求和
class B extends A {
//这里,重写了 A 类的方法, 可能是无意识
public int func1(int a, int b) {
return a + b;
}
public int func2(int a, int b) {
return func1(a, b) + 9;
}
}
public class Liskov {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3)); //8
System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8));//-7
System.out.println("-----------------------");
B b = new B();
System.out.println("11-3=" + b.func1(11, 3));//14
//这里本意是求出 11-3
System.out.println("1-8=" + b.func1(1, 8));//9
// 1-8
System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));//23
}
}
解决方案
package com.atguigu.principle.liskov.improve;
public class Liskov {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3)); System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8));
System.out.println("-----------------------");
B b = new B();
//因为 B 类不再继承 A 类,因此调用者,不会再 func1 是求减法
//调用完成的功能就会很明确
System.out.println("11+3=" + b.func1(11, 3));//这里本意是求出 11+3
System.out.println("1+8=" + b.func1(1, 8));// 1+8
System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));
//使用组合仍然可以使用到 A 类相关方法
System.out.println("11-3=" + b.func3(11, 3));//这里本意是求出 11-3
}
}
//创建一个更加基础的基类
class Base {
//把更加基础的方法和成员写到 Base 类
}
// A 类
class A extends Base {
// 返回两个数的差
public int func1(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
class B extends Base {
//如果 B 需要使用 A 类的方法,使用组合关系
private A a = new A();
//这里,"重写"了 A 类的方法, 可能是无意识.但A和B没有继承关系
public int func1(int a, int b) {
return a + b;
}
public int func2(int a, int b) {
return func1(a, b) + 9;
}
//我们仍然想使用 A 的方法
public int func3(int a, int b) {
return this.a.func1(a, b);
}
}
基本介绍
违反开闭原则的例子
public class Ocp {
public static void main(String[] args) {
//使用看看存在的问题
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Rectangle()); graphicEditor.drawShape(new Circle());
graphicEditor.drawShape(new Triangle());
}
}
//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {
//接收 Shape 对象,然后根据 type,来绘制不同的图形
//如果这个地方需要新增加一个图形的话就要多写一个else if语句
public void drawShape(Shape s) {
if (s.m_type == 1) drawRectangle();
else if (s.m_type == 2) drawCircle();
else if (s.m_type == 3) drawTriangle();
}
//绘制矩形
public void drawRectangle() {
System.out.println(" 绘制矩形 ");
}
//绘制圆形
public void drawCircle() {
System.out.println(" 绘制圆形 ");
}
//新增加的功能,绘制三角形
//绘制三角形
public void drawTriangle() {
System.out.println(" 绘制三角形 ");
}
}
//Shape 类,基类
class Shape {
int m_type;
}
class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}
}
class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
}
//如果我们要新增加一个三角形
//那么在这里就要新增加一个画三角形的类
class Triangle extends Shape {
Triangle() {
super.m_type = 3;
}
}
符合开闭原则的写法
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());
}
}
//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {
//接收 Shape 对象,Shape对象自己绘制图形
public void drawShape(Shape s) {
s.draw();
}
}
//Shape 类,基类
abstract class Shape {
public abstract void draw();
}
class Rectangle extends Shape {
@Override
public void draw(){
System.out.println("我是三角形。。。");
}
}
class Circle extends Shape {
@Override
public void draw(){
System.out.println("我是圆形。。。");
}
}
//如果我们要新增加一个三角形
//那么在这里就要新增加一个画三角形的类
class Triangle extends Shape {
@Override
public void draw(){
System.out.println("我是三角形。。。");
}
}
基本介绍
直接的朋友:每个对象都会与其他对象有耦合关系,只要两个对象之间有耦合关系,我们就说这两个对象之间是朋友关系。耦合的方式很多,依赖,关联,组合,聚合等。其中,我们称出现成员变量,方法参数,方法返回值中的类为直接的朋友,而出现在局部变量中的类不是直接的朋友。也就是说,陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部。
应用实例
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
//客户端
public class Demeter1 {
public static void main(String[] args) {
//创建了一个 SchoolManager 对象
SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();
//输出学院的员工 id 和 学校总部的员工信息
schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());
}
}
//学校总部员工类
class Employee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//学院的员工类
class CollegeEmployee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//管理学院员工的管理类
class CollegeManager {
//返回学院的所有员工
public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() { List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
//这里我们增加了 10 个员工到 list
CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
emp.setId("学院员工 id= " + i);
list.add(emp);
}
return list;
}
}
//学校管理类
//分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager
//CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类,这样违背了 迪米特法则
class SchoolManager {
//返回学校总部的员工
public List<Employee> getAllEmployee() {
List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
//这里我们增加了 5 个员工到 list
Employee emp =new Employee();
emp.setId("学校总部员工 id= " + i);
list.add(emp);
}
return list;
}
//该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id)
void printAllEmployee(CollegeManager sub) {
//分析问题
//1. 这 里 的 CollegeEmployee 不是 SchoolManager 的直接朋友
//2. CollegeEmployee 是以局部变量方式出现在 SchoolManager
//3. 违反了 迪米特法则
//获取到学院员工
List<CollegeEmployee> list1 = sub.getAllEmployee(); System.out.println("------------学院员工------------");
for (CollegeEmployee e : list1) {
System.out.println(e.getId());
}
//获取到学校总部员工
List<Employee> list2 = this.getAllEmployee(); System.out.println("------------学校总部员工------------");
for (Employee e : list2) {
System.out.println(e.getId());
}
}
}
应用实例改进
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
//客户端
public class Demeter1 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("~~~使用迪米特法则的改进~~~");
//创建了一个 SchoolManager 对象
SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();
//输出学院的员工 id 和 学校总部的员工信息
schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());
}
}
//学校总部员工类
class Employee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//学院的员工类
class CollegeEmployee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//管理学院员工的管理类
class CollegeManager {
//返回学院的所有员工
public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {
List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
//这里我们增加了 10 个员工到 list
CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
emp.setId("学院员工 id= " + i); list.add(emp);
}
return list;
}
// 输 出 学 院 员 工 的 信 息
public void printEmployee() {
//获取到学院员工
List<CollegeEmployee> list1 = getAllEmployee(); System.out.println("------------学院员工------------");
for (CollegeEmployee e : list1) {
System.out.println(e.getId());
}
}
}
//学校管理类
//分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager
//CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类,这样违背了 迪米特法则
class SchoolManager {
//返回学校总部的员工
public List<Employee> getAllEmployee() {
List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
//这里我们增加了 5 个员工到 list
Employee emp = new Employee();
emp.setId("学校总部员工 id= " + i); list.add(emp);
}
return list;
}
//该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id)
void printAllEmployee(CollegeManager sub) {
//分析问题
//1. 将输出学院的员工方法,封装到 CollegeManager
sub.printEmployee();
//获取到学校总部员工
List<Employee> list2 = this.getAllEmployee(); System.out.println("------------学校总部员工------------");
for (Employee e : list2) {
System.out.println(e.getId());
}
}
}
迪米特法则注意事项和细节
概述
原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承
设计原则核心思想