一、单一职责原则
说到这个单一原则，有很多人都不屑一顾，都会觉得它不需要刻意的去理解和学习，因为它太简单了。稍微有些经验的程序猿即使从来没有读过设计模式、从来没有听说过单一职责原则，在设计软件时也会自觉的遵守这一重要原则，因为这是常识。虽然是常识，但是还是有很多人在编码的时候也会有违背这一原则，为什么会出现这种现象呢？因为有职责扩散。所谓职责扩散，就是因为某种原因，职责P被分化为粒度更细的职责P1和P2。
不要存在多于一个导致类变更的原因。通俗的说，即一个类只负责一项职责。
class Animal {
public void breathe(String animal) {
System.out.println(String.valueOf("%s呼吸空气",animal));
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args){
Animal animal = new Animal();
animal.breathe("牛");
animal.breathe("羊");
animal.breathe("猪");
}
}
运行结果：
牛呼吸空气
羊呼吸空气
猪呼吸空气
在当前迭代中可能满足了需求，但是当到下一个迭代，需求扩展了，加上‘鱼’，发现鱼不是在呼吸空气，而是在水里的。为了遵循这一原则需要这样写：
class Terrestrial{
public void breathe(String animal){
System.out.println(String.valueOf("%s呼吸空气",animal));
}
}
class Aquatic{
public void breathe(String animal){
System.out.println(String.valueOf("%s呼吸水",animal));
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args){
Terrestrial terrestrial = new Terrestrial();
terrestrial.breathe("牛");
terrestrial.breathe("羊");
terrestrial.breathe("猪");
Aquatic aquatic = new Aquatic();
aquatic.breathe("鱼");
}
}
运行结果：
牛呼吸空气
羊呼吸空气
猪呼吸空气
鱼呼吸水
这样写虽然遵守了单一原则，但是随着版本不断迭代，需求不断增加，各种类会越来越多，不适管理：
class Animal{
public void breathe(String animal){
if("鱼".equals(animal)){
System.out.println(String.valueOf("%s呼吸水",animal));
}else{
System.out.println(String.valueOf("%s呼吸空气",animal));
}
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args){
Animal animal = new Animal();
animal.breathe("牛");
animal.breathe("羊");
animal.breathe("猪");
animal.breathe("鱼");
}
}
这种修改方式要简单的多。但是却存在着隐患：有一天产品‘发疯了’，需要将鱼分为呼吸淡水的鱼和呼吸海水的鱼，则又需要修改Animal类的breathe方法，而对原有代码的修改会对调用“猪”“牛”“羊”等相关功能带来风险，也许某一天你会发现程序运行的结果变为“牛呼吸水”了。这种修改方式直接在代码级别上违背了单一职责原则，虽然修改起来最简单，但隐患却是最大的。还有一种修改方式：
class Animal{
public void breathe(String animal){
System.out.println(String.valueOf("%s呼吸空气",animal));
}
public void breathe2(String animal){
System.out.println(String.valueOf("%s呼吸水",animal));
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args){
Animal animal = new Animal();
animal.breathe("牛");
animal.breathe("羊");
animal.breathe("猪");
animal.breathe2("鱼");
}
}
这种修改方式没有改动原来的方法，而是在类中新加了一个方法，这样虽然也违背了单一职责原则，但在方法级别上却是符合单一职责原则的，因为它并没有动原来方法的代码。这三种方式各有优缺点，那么在实际编程中，采用哪一中呢？其实这真的比较难说，需要根据实际情况来确定。我的原则是：只有逻辑足够简单，才可以在代码级别上违反单一职责原则；只有类中方法数量足够少，才可以在方法级别上违反单一职责原则；
遵循单一职责原的优点有：
可以降低类的复杂度，一个类只负责一项职责，其逻辑肯定要比负责多项职责简单的多；
提高类的可读性，提高系统的可维护性；
变更引起的风险降低，变更是必然的，如果单一职责原则遵守的好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。
单一职责原则不只是面向对象编程思想所特有的，只要是模块化的程序设计，都适用单一职责原则。
二、里氏替换原则
肯定有很多人和我刚看到这项原则的时候一样，对这个原则的名字充满疑惑，为什么叫里氏。其实原因就是这项原则最早是在1988年，由麻省理工学院的一位姓里的女士（Barbara Liskov）提出来的。
大家都知道，继承有这样一层含义：父类中凡是已经实现好的方法（相对于抽象方法而言），实际上是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约，但是如果子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。
继承作为面向对象三大特性之一，在给程序设计带来巨大便利的同时，也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性降低，增加了对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能会产生故障。
举例说明继承的风险，我们需要完成一个两数相减的功能，由类A来负责。
class A{
public int func1(int a, int b){
return a-b;
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args){
A a = new A();
System.out.println("100-50="+a.func1(100, 50));
System.out.println("100-80="+a.func1(100, 80));
}
}
运行结果：
100-50=50
100-80=20
之后又增加了功能：完成两数相加，然后再与100求和，由类B来负责。即类B需要完成两个功能：两数相减。两数相加，然后再加100。
class B extends A{
public int func1(int a, int b){
return a+b;
}
public int func2(int a, int b){
return func1(a,b)+100;
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args){
B b = new B();
System.out.println("100-50="+b.func1(100, 50));
System.out.println("100-80="+b.func1(100, 80));
System.out.println("100+20+100="+b.func2(100, 20));
}
}
运行结果：
100-50=150
100-80=180
100+20+100=220
我们发现原本运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B在给方法起名时无意中重写了父类的方法，造成所有运行相减功能的代码全部调用了类B重写后的方法，造成原本运行正常的功能出现了错误。在本例中，引用基类A完成的功能，换成子类B之后，发生了异常。在实际编程中，我们常常会通过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特别是运用多态比较频繁时，程序运行出错的几率非常大。如果非要重写父类的方法，比较通用的做法是：原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类，原有的继承关系去掉，采用依赖、聚合，组合等关系代替。
里氏替换原则通俗的来讲就是：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。它包含以下4层含义：
子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法。
子类中可以增加自己特有的方法。
当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形参）要比父类方法的输入参数更宽松。
当子类的方法实现父类的抽象方法时，方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格。
三、依赖倒置原则
定义：高层模块不应该依赖低层模块，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。
依赖倒置原则基于这样一个事实：相对于细节的多变性，抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建起来的架构比以细节为基础搭建起来的架构要稳定的多。在java中，抽象指的是接口或者抽象类，细节就是具体的实现类，使用接口或者抽象类的目的是制定好规范和契约，而不去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。
依赖倒置原则的核心思想是面向接口编程，我们依旧用一个例子来说明面向接口编程比相对于面向实现编程好在什么地方。场景是这样的，母亲给孩子讲故事，只要给她一本书，她就可以照着书给孩子讲故事了。代码如下：
class Book{
public String getContent(){
return "很久很久以前有一个阿拉伯的故事……";
}
}
class Mother{
public void narrate(Book book){
System.out.println("妈妈开始讲故事");
System.out.println(book.getContent());
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args){
Mother mother = new Mother();
mother.narrate(new Book());
}
}
运行结果：
妈妈开始讲故事
很久很久以前有一个阿拉伯的故事……
几天之后，产品又添加需求了：不是给书而是给一份报纸，让这位母亲讲一下报纸上的故事，这个时候，我们就需要叮哐一顿修改代码：
class Newspaper{
public String getContent(){
return "疑因内部宫斗被离职，中兴 70 后程序员从公司坠楼 ……";
}
}
她居然不会读报纸上的故事，这太荒唐了，只是将书换成报纸，居然必须要修改Mother才能读。假如以后产品疯了，不停的添加需求，换成杂志呢？换成网页呢？还要不断地修改Mother，这显然不是好的设计。原因就是Mother与Book之间的耦合性太高了，必须降低他们之间的耦合度才行。
我们新建一个抽象的接口IReader。读物，只要是带字的都属于读物：
interface IReader{
public String getContent();
}
Mother类与接口IReader发生依赖关系，而Book和Newspaper都属于读物，他们各自都去实现IReader接口，这样就符合依赖倒置原则了，代码修改为：
class Newspaper implements IReader {
public String getContent(){
return "疑因内部宫斗被离职，中兴 70 后程序员从公司坠楼……";
}
}
class Book implements IReader{
public String getContent(){
return "中兴 42 岁员工坠亡悲剧发生后，你如何看待 30+ 职场危机？……";
}
}
class Mother{
public void narrate(IReader reader){
System.out.println("妈妈开始讲故事");
System.out.println(reader.getContent());
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args){
Mother mother = new Mother();
mother.narrate(new Book());
mother.narrate(new Newspaper());
}
}
运行结果：
妈妈开始讲故事
中兴 42 岁员工坠亡悲剧发生后，你如何看待 30+ 职场危机？……
妈妈开始讲故事
疑因内部宫斗被离职，中兴 70 后程序员从公司坠楼……
代码这样修改后，无论以后产品怎样添加或者修改需求，我们就可以怎样扩展Client类，不需要再修改Mother类。其实在实际情况中，代表高层模块的Mother类将负责完成主要的业务逻辑，一旦需要对它进行修改，出现错误的风险极大。所以遵循依赖倒置原则可以降低类之间的耦合性，提高系统的稳定性，降低修改程序造成的风险。
传递依赖关系有三种方式，以上的例子中使用的方法是接口传递，另外还有两种传递方式：构造方法传递和setter方法传递。（就先不一一举例了）
在实际编程中，我们一般需要做到如下3点：
1、低层模块尽量都要有抽象类或接口，或者两者都有。
2、变量的声明类型尽量是抽象类或接口。
3、使用继承时遵循里氏替换原则。
依赖倒置原则的核心就是要我们面向接口编程。
四、接口隔离原则
定义：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。
先来看一张图：
image.png
理解：
类A依赖接口I中的方法1、方法2、方法3，类B是对类A依赖的实现。类C依赖接口I中的方法1、方法4、方法5，类D是对类C依赖的实现。对于类B和类D来说，虽然他们都存在着用不到的方法（也就是图中红色字体标记的方法），但由于实现了接口I，所以也必须要实现这些用不到的方法。
interface I {
public void method1();
public void method2();
public void method3();
public void method4();
public void method5();
}
class A{
public void depend1(I i){
i.method1();
}
public void depend2(I i){
i.method2();
}
public void depend3(I i){
i.method3();
}
}
class B implements I{
public void method1() {
System.out.println("类B实现接口I的方法1");
}
public void method2() {
System.out.println("类B实现接口I的方法2");
}
public void method3() {
System.out.println("类B实现接口I的方法3");
}
//对于类B来说，method4和method5不是必需的，但是由于接口A中有这两个方法，
//所以在实现过程中即使这两个方法的方法体为空，也要将这两个没有作用的方法进行实现。
public void method4() {}
public void method5() {}
}
class C{
public void depend1(I i){
i.method1();
}
public void depend2(I i){
i.method4();
}
public void depend3(I i){
i.method5();
}
}
class D implements I{
public void method1() {
System.out.println("类D实现接口I的方法1");
}
//对于类D来说，method2和method3不是必需的，但是由于接口A中有这两个方法，
//所以在实现过程中即使这两个方法的方法体为空，也要将这两个没有作用的方法进行实现。
public void method2() {}
public void method3() {}
public void method4() {
System.out.println("类D实现接口I的方法4");
}
public void method5() {
System.out.println("类D实现接口I的方法5");
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args){
A a = new A();
a.depend1(new B());
a.depend2(new B());
a.depend3(new B());
C c = new C();
c.depend1(new D());
c.depend2(new D());
c.depend3(new D());
}
}
如果接口过于臃肿，只要接口中出现的方法，不管对依赖于它的类有没有用处，实现类中都必须去实现这些方法，这显然不是好的设计。如果将这个设计修改为符合接口隔离原则，就必须对接口I进行拆分。
image.png
修改之后：
interface I1 {
public void method1();
}
interface I2 {
public void method2();
public void method3();
}
interface I3 {
public void method4();
public void method5();
}
class A{
public void depend1(I1 i){
i.method1();
}
public void depend2(I2 i){
i.method2();
}
public void depend3(I2 i){
i.method3();
}
}
class B implements I1, I2{
public void method1() {
System.out.println("类B实现接口I1的方法1");
}
public void method2() {
System.out.println("类B实现接口I2的方法2");
}
public void method3() {
System.out.println("类B实现接口I2的方法3");
}
}
class C{
public void depend1(I1 i){
i.method1();
}
public void depend2(I3 i){
i.method4();
}
public void depend3(I3 i){
i.method5();
}
}
class D implements I1, I3{
public void method1() {
System.out.println("类D实现接口I1的方法1");
}
public void method4() {
System.out.println("类D实现接口I3的方法4");
}
public void method5() {
System.out.println("类D实现接口I3的方法5");
}
}
建立单一接口，不要建立庞大臃肿的接口，尽量细化接口，接口中的方法尽量少。也就是说，我们要为各个类建立专用的接口，而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用。在程序设计中，依赖几个专用的接口要比依赖一个综合的接口更灵活。接口是设计时对外部设定的“契约”，通过分散定义多个接口，可以预防外来变更的扩散，提高系统的灵活性和可维护性。
很多人都会觉的接口隔离原则和单一职责原则很相似，其实并不是。其一，单一职责原则注重的是职责；而接口隔离原则注重的是对接口依赖的隔离。其二，单一职责原则主要是约束类，其次才是接口和方法，它针对的是程序中的实现和细节；而接口隔离原则主要约束接口，主要针对抽象，针对程序整体框架的构建。
采用接口隔离原则对接口进行约束时，要注意以下几点：
1、接口尽量小，但是要有限度。对接口进行细化可以提高程序设计灵活性是不挣的事实，但是如果过小，则会造成接口数量过多，使设计复杂化。所以一定要适度。
2、为依赖接口的类定制服务，只暴露给调用的类它需要的方法，它不需要的方法则隐藏起来。只有专注地为一个模块提供定制服务，才能建立最小的依赖关系。
3、提高内聚，减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。
五、迪米特法则
定义：一个对象应该对其他对象保持最少的了解。
软件编程总的原则：低耦合，高内聚。无论是面向过程编程还是面向对象编程，只有使各个模块之间的耦合尽量的低，才能提高代码的复用率。
迪米特法则又叫最少知道原则，通俗的来讲，就是一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说，对于被依赖的类来说，无论逻辑多么复杂，都尽量地的将逻辑封装在类的内部，对外除了提供的public方法，不对外泄漏任何信息。迪米特法则还有一个更简单的定义：只与直接的朋友通信。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。
eg:有一个集团公司，下属单位有分公司和直属部门，现在要求打印出所有下属单位的员工ID。先来看一下违反迪米特法则的设计:
//总公司员工
class Employee{
private String id;
public void setId(String id){
this.id = id;
}
public String getId(){
return id;
}
}
//分公司员工
class SubEmployee{
private String id;
public void setId(String id){
this.id = id;
}
public String getId(){
return id;
}
}
class SubCompanyManager{
public List<SubEmployee> getAllEmployee(){
List<SubEmployee> list = new ArrayList<SubEmployee>();
for(int i=0; i<100; i++){
SubEmployee emp = new SubEmployee();
//为分公司人员按顺序分配一个ID
emp.setId("分公司"+i);
list.add(emp);
}
return list;
}
}
class CompanyManager{
public List<Employee> getAllEmployee(){
List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
for(int i=0; i<30; i++){
Employee emp = new Employee();
//为总公司人员按顺序分配一个ID
emp.setId("总公司"+i);
list.add(emp);
}
return list;
}
public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){
List<SubEmployee> list1 = sub.getAllEmployee();
for(SubEmployee e:list1){
System.out.println(e.getId());
}
List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
for(Employee e:list2){
System.out.println(e.getId());
}
}
}
public class Client{
public static void main(String[] args){
CompanyManager e = new CompanyManager();
e.printAllEmployee(new SubCompanyManager());
}
}
这个设计的主要问题出在CompanyManager中，根据迪米特法则，只与直接的朋友发生通信，而SubEmployee类并不是CompanyManager类的直接朋友（以局部变量出现的耦合不属于直接朋友），从逻辑上讲总公司只与他的分公司耦合就行了，与分公司的员工并没有任何联系，这样设计显然是增加了不必要的耦合。
修改后：
class SubCompanyManager{
public List<SubEmployee> getAllEmployee(){
List<SubEmployee> list = new ArrayList<SubEmployee>();
for(int i=0; i<100; i++){
SubEmployee emp = new SubEmployee();
//为分公司人员按顺序分配一个ID
emp.setId("分公司"+i);
list.add(emp);
}
return list;
}
public void printEmployee(){
List<SubEmployee> list = this.getAllEmployee();
for(SubEmployee e:list){
System.out.println(e.getId());
}
}
}
class CompanyManager{
public List<Employee> getAllEmployee(){
List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
for(int i=0; i<30; i++){
Employee emp = new Employee();
//为总公司人员按顺序分配一个ID
emp.setId("总公司"+i);
list.add(emp);
}
return list;
}
public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){
sub.printEmployee();
List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
for(Employee e:list2){
System.out.println(e.getId());
}
}
}
为分公司增加了打印人员ID的方法，总公司直接调用来打印，从而避免了与分公司的员工发生耦合。
六、开闭原则
定义：一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭。
开闭原则是面向对象设计中最基础的设计原则，它指导我们如何建立稳定灵活的系统。开闭原则可能是设计模式六项原则中定义最模糊的一个了，它只告诉我们对扩展开放，对修改关闭，可是到底如何才能做到对扩展开放，对修改关闭，并没有明确的告诉我们。以前，如果有人告诉我“你进行设计的时候一定要遵守开闭原则”，我会觉的他什么都没说，但貌似又什么都说了。因为开闭原则的概念太模糊了。
其实，我们遵循设计模式前面5大原则，以及使用23种设计模式的目的就是遵循开闭原则。
总结：
1、单一职责原则告诉我们实现类要职责单一；
2、里氏替换原则告诉我们不要破坏继承体系；
3、依赖倒置原则告诉我们要面向接口编程；
4、接口隔离原则告诉我们在设计接口的时候要精简单一；
5、迪米特法则告诉我们要降低耦合。
6、1+2+3+4+5=6（前五＝6）
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