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设计模式六大原则(五)----迪米特法则

设计模式六大原则(五)----迪米特法则

作者: 不想当厨子的裁缝不是好司机II | 来源:发表于2021-06-17 14:07 被阅读0次

    一. 什么是迪米特法则

    迪米特法则(Law of Demeter )又叫做最少知识原则,也就是说,一个对象应当对其他对象尽可能少的了解。不和陌生人说话。英文简写为: LoD。

    迪米特法则的目的在于降低类之间的耦合。由于每个类尽量减少对其他类的依赖,因此,很容易使得系统的功能模块功能独立,相互之间不存在(或很少有)依赖关系。

    迪米特法则不希望类之间建立直接的联系。如果真的有需要建立联系,也希望能通过它的友元类来转达。因此,应用迪米特法则有可能造成的一个后果就是:系统中存在大量的中介类,这些类之所以存在完全是为了传递类之间的相互调用关系——这在一定程度上增加了系统的复杂度。

    二. 为什么要遵守迪米特法则?

    在面向对象编程中有一些众所周知的抽象概念,比如封装、内聚和耦合,理论上可以用来生成清晰的设计和良好的代码。虽然这些都是非常重要的概念,但它们不够实用,不能直接用于开发环境,这些概念是比较主观的,非常依赖于使用人的经验和知识。对于其他概念,如单一责任原则、开闭原则等,情况也是一样的。迪米特法则的独特之处在于它简洁而准确的定义,它允许在编写代码时直接应用,几乎自动地应用了适当的封装、低内聚和松耦合。

    三. 迪米特法则的广狭义

    3.1. 狭义的迪米特法则

    如果两个类不必彼此直接通信,那么这两个类就不应当发生直接的相互作用。如果其中的一个类需要调用另一个类的某一个方法的话,可以通过第三者转发这个调用。

    朋友圈的确定“朋友”条件:

    1)当前对象本身(this)

    2)以参数形式传入到当前对象方法中的对象.

    方法入参是一个对象, 这是这个对象和当前类是朋友

    3)当前对象的实例变量直接引用的对象

    定一个一个类, 里面的属性引用了其他对象, 那么这个对象的实例和当前实例是朋友

    4)当前对象的实例变量如果是一个聚集,那么聚集中的元素也都是朋友

    如果属性是一个对象, 那么属性和对象里的元素都是朋友

    5)当前对象所创建的对象

    任何一个对象,如果满足上面的条件之一,就是当前对象的“朋友”;否则就是“陌生人”。

    狭义的迪米特法则的缺点:

    在系统里造出大量的小方法,这些方法仅仅是传递间接的调用,与系统的业务逻辑无关。
    遵循类之间的迪米特法则会是一个系统的局部设计简化,因为每一个局部都不会和远距离的对象有直接的关联。但是,这也会造成系统的不同模块之间的通信效率降低,也会使系统的不同模块之间不容易协调。

    2. 广义的迪米特法则在类的设计上的体现:

      优先考虑将一个类设置成不变类。
      尽量降低一个类的访问权限。
      谨慎使用Serializable。
      尽量降低成员的访问权限。
    

    四. 迪米特法则在设计模式中的应用

    设计模式的门面模式(Facade)和中介模式(Mediator),都是迪米特法则的应用

    下面我们已经租房为例, 来研究迪米特法则.
    通常 客户要找房子住, 我们就直接建一个房子类, 建一个客户类, 客户找房子即可.

    public interface IHouse {
        // 住房子
        public void Housing();
    }
    
    public class House implements IHouse{
    
        @Override
        public void Housing() {
            System.out.println("住房子");
        }
    }
    
    
    public class Customer {
        public String name;
    
        public void findHourse(IHouse house) {
            house.Housing();
        }
    }
    

    客户找房子住, 逻辑很简单, 这样是ok的. 虽然违背了迪米特法则, 但符合业务逻辑也说得通.
    但是, 通常我们找房子, 不是一下子就能找到的, 我们要找很多家, 这就很费劲, 那不如交给中介. 中介有很多房源, 房东吧房子给了中介, 不需要关心租户是谁, 租户将找房的事交给房东, 他也不用管房东是谁, 而且租户+房东都很省事.

    /**
     * 房子
     */
    public interface IHouse {
        // 住房子
        public void Housing();
    }
    
    public class House implements IHouse{
    
        @Override
        public void Housing() {
            System.out.println("住房子");
        }
    }
    
    public interface ICustomer {
    
        void findHourse(IHouse house) ;
    }
    
    public class Customer implements ICustomer {
    
        public void findHourse(IHouse house) {
            house.Housing();
        }
    }
    
    /**
     * 中介
     */
    public class Intermediary {
        // 找房子
        public IHouse findHouse(ICustomer customer){
            // 帮租户找房子
            return null;
        }
    }
    

    房子,客户是相互独立的, 彼此之间没有引用. 他们之间建立关系是通过中介. 也就是, 客户找中介租房子, 房东吧房子交给租户, 最后中介将找好的房子给到客户. 客户和房东彼此隔离, 符合迪米特法则.

    五. 迪米特法则实践

    那么在实践中如何做到一个对象应该对其他对象有最少的了解呢?如果我们把一个对象看作是一个人,那么要实现“一个人应该对其他人有最少的了解”,做到两点就足够了:

    1.只和直接的朋友交流;

    2.减少对朋友的了解。下面就详细说说如何做到这两点。

    1. 只和直接的朋友交流

    迪米特法则还有一个英文解释是:talk only to your immediate friends(只和直接的朋友交流)。

    什么是朋友呢?

    每个对象都必然会与其他的对象有耦合关系,两个对象之间的耦合就会成为朋友关系。那么什么又是直接的朋友呢?出现在成员变量方法的输入输出参数中的类就是直接的朋友。迪米特法则要求只和直接的朋友通信。

    注意:

    只出现在方法体内部的类就不是直接的朋友,如果一个类和不是直接的朋友进行交流,就属于违反迪米特法则。

    我们举一个例子说明什么是朋友,什么是直接的朋友。很简单的例子:老师让班长清点全班同学的人数。这个例子中总共有三个类:老师Teacher、班长GroupLeader和学生Student。

    
    public interface ITeacher {
        void command(IGroupLeader groupLeader);
    }
    
    public class Teacher implements ITeacher{
        @Override
        public void command(IGroupLeader groupLeader) {
            // 全班同学
            List<Student> allStudent = new ArrayList<>();
            allStudent.add(new Student());
            allStudent.add(new Student());
            allStudent.add(new Student());
            allStudent.add(new Student());
            allStudent.add(new Student());
            // 班长清点人数
            groupLeader.count(allStudent);
    
        }
    }
    
    **
     * 班长类
     */
    public interface IGroupLeader {
    
        // 班长清点人数
        void count(List<Student> students);
    }
    
    /**
     * 班长类
     */
    public class GroupLeader implements IGroupLeader{
        /**
         * 班长清点人数
         * @param students
         */
        @Override
        public void count(List<Student> students) {
            // 班长清点人数
            System.out.println("上课的学生人数是: " + students.size());
        }
    }
    
    /**
     * 学生类
     */
    public interface IStudent {
    }
    
    /**
     * 学生类
     */
    public class Student implements IStudent {
    
    
    }
    
    /**
     * 客户端
     */
    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            // 老师类
            ITeacher wangTeacher = new Teacher();
    
            // 班长
            IGroupLeader zhangBanzhang = new GroupLeader();
            wangTeacher.command(zhangBanzhang);
        }
    }
    
    
    

    运行结果:

    上课的学生人数是: 5

    在这个例子中,我们的Teacher有几个朋友?两个,一个是GroupLeader,它是Teacher的command()方法的入参;另一个是Student,因为在Teacher的command()方法体中使用了Student。

    那么Teacher有几个是直接的朋友?按照直接的朋友的定义

    出现在成员变量、方法的输入输出参数中的类就是直接的朋友

    只有GroupLeader是Teacher的直接的朋友。

    Teacher在command()方法中创建了Student的数组,和非直接的朋友Student发生了交流,所以,上述例子违反了迪米特法则。方法是类的一个行为,类竟然不知道自己的行为与其他的类产生了依赖关系,这是不允许的,严重违反了迪米特法则

    为了使上述例子符合迪米特法则,我们可以做如下修改:

    public interface ITeacher {
        void command(IGroupLeader groupLeader);
    }
    
    public class Teacher implements ITeacher {
        @Override
        public void command(IGroupLeader groupLeader) {
            // 班长清点人数
            groupLeader.count();
        }
    }
    
    /**
     * 班长类
     */
    public interface IGroupLeader {
        // 班长清点人数
        void count();
    }
    
    /**
     * 班长类
     */
    public class GroupLeader implements IGroupLeader {
    
        private List<Student> students;
    
        public GroupLeader(List<Student> students) {
            this.students = students;
        }
    
        /**
         * 班长清点人数
         */
        @Override
        public void count() {
            // 班长清点人数
            System.out.println("上课的学生人数是: " + students.size());
        }
    }
    
    
    /**
     * 学生类
     */
    public interface IStudent {
    }
    
    /**
     * 学生类
     */
    public class Student implements IStudent {
    
    
    }
    
    
    /**
     * 客户端
     */
    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            // 老师类
            ITeacher wangTeacher = new Teacher();
    
            List<Student> allStudent = new ArrayList(10);
            allStudent.add(new Student());
            allStudent.add(new Student());
            allStudent.add(new Student());
            allStudent.add(new Student());
    
            // 班长
            IGroupLeader zhangBanzhang = new GroupLeader(allStudent);
            wangTeacher.command(zhangBanzhang);
        }
    }
    
    

    运行结果:

    上课的学生人数是: 4

    这样修改后,每个类都只和直接的朋友交流,有效减少了类之间的耦合

    2. 减少对朋友的了解

    如何减少对朋友的了解?如果你的朋友是个话痨加大喇叭,那就算你不主动去问他,他也会在你面前说个不停,把他所有的经历都讲给你听。所以,要减少对朋友的了解,请换一个内敛一点的朋友吧~换作在一个类中,就是尽量减少一个类对外暴露的方法。

    举一个简单的例子说明一个类暴露方法过多的情况。一个人用咖啡机煮咖啡的过程,例子中只有两个类,一个是人,一个是咖啡机。

    首先是咖啡机类CoffeeMachine,咖啡机制作咖啡只需要三个方法:1.加咖啡豆;2.加水;3.制作咖啡:

    /**
     * 咖啡机抽象接口
     */
    public interface ICoffeeMachine {
    
        //加咖啡豆
        void addCoffeeBean();
    
        //加水
        void addWater();
    
        //制作咖啡
        void makeCoffee();
    }
    
    
    /**
     * 咖啡机实现类
     */
    public class CoffeeMachine implements ICoffeeMachine{
    
        //加咖啡豆
        public void addCoffeeBean() {
            System.out.println("放咖啡豆");
        }
    
        //加水
        public void addWater() {
            System.out.println("加水");
        }
    
        //制作咖啡
        public void makeCoffee() {
            System.out.println("制作咖啡");
        }
    }
    
    
    /**
     * 人, 制作咖啡
     */
    public interface IMan {
        /**
         * 制作咖啡
         */
        void makeCoffee();
    }
    
    /**
     * 人制作咖啡
     */
    public class Man implements IMan {
        private ICoffeeMachine coffeeMachine;
    
        public Man(ICoffeeMachine coffeeMachine) {
            this.coffeeMachine = coffeeMachine;
        }
    
        /**
         * 制作咖啡
         */
        public void makeCoffee() {
            coffeeMachine.addWater();
            coffeeMachine.addCoffeeBean();
            coffeeMachine.makeCoffee();
        }
    }
    
    /**
     * 客户端
     */
    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            ICoffeeMachine coffeeMachine = new CoffeeMachine();
    
            IMan man = new Man(coffeeMachine);
            man.makeCoffee();
    
        }
    }
    
    

    运行结果:

    加水

    放咖啡豆

    制作咖啡

    在这个例子中,CoffeeMachine是Man的直接好友,但问题是Man对CoffeeMachine了解的太多了,其实人根本不关心咖啡机具体制作咖啡的过程。所以我们可以作如下优化:

    优化后的咖啡机类,只暴露一个work方法,把制作咖啡的三个具体的方法addCoffeeBean、addWater、makeCoffee设为私有:

    
    /**
     * 咖啡机抽象接口
     */
    public interface ICoffeeMachine {
    
        //咖啡机工作
        void work();
    
    }
    
    /**
     * 咖啡机实现类
     */
    public class CoffeeMachine implements ICoffeeMachine {
    
        //加咖啡豆
        public void addCoffeeBean() {
            System.out.println("放咖啡豆");
        }
    
        //加水
        public void addWater() {
            System.out.println("加水");
        }
    
        //制作咖啡
        public void makeCoffee() {
            System.out.println("制作咖啡");
        }
    
        @Override
        public void work() {
            addCoffeeBean();
            addWater();
            makeCoffee();
        }
    }
    
    /**
     * 人, 制作咖啡
     */
    public interface IMan {
        /**
         * 制作咖啡
         */
        void makeCoffee();
    }
    
    
    /**
     * 人制作咖啡
     */
    public class Man implements IMan {
        private ICoffeeMachine coffeeMachine;
    
        public Man(ICoffeeMachine coffeeMachine) {
            this.coffeeMachine = coffeeMachine;
        }
    
        /**
         * 制作咖啡
         */
        public void makeCoffee() {
            coffeeMachine.work();
        }
    }
    
    /**
     * 客户端
     */
    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            ICoffeeMachine coffeeMachine = new CoffeeMachine();
    
            IMan man = new Man(coffeeMachine);
            man.makeCoffee();
    
        }
    }
    
    

    这样修改后,通过减少CoffeeMachine对外暴露的方法,减少Man对CoffeeMachine的了解,从而降低了它们之间的耦合。

    在实践中,只要做到只和直接的朋友交流和减少对朋友的了解,就能满足迪米特法则。因此我们不难想象,迪米特法则的目的,是把我们的类变成一个个“肥宅”。“肥”在于一个类对外暴露的方法可能很少,但是它内部的实现可能非常复杂(这个解释有点牵强~)。“宅”在于它只和直接的朋友交流。在现实生活中“肥宅”是个贬义词,在日本“肥宅”已经成为社会问题。但是在程序中,一个“肥宅”的类却是优秀类的典范。

    六. 注意事项

    第一:在类的划分上,应当创建弱耦合的类,类与类之间的耦合越弱,就越有利于实现可复用的目标。
    第二:在类的结构设计上,每个类都应该降低成员的访问权限。
    第三:在类的设计上,只要有可能,一个类应当设计成不变的类。
    第四:在对其他类的引用上,一个对象对其他类的对象的引用应该降到最低。
    第五:尽量限制局部变量的有效范围,降低类的访问权限。
    

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