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一、引子
1.1 设计模式常用的七大原则有:
- 1) 单一职责原则
- 2) 接口隔离原则
- 3) 依赖倒转原则
- 4) 里氏替换原则
- 5) 开闭原则ocp
- 6) 迪米特法则
- 7) 合成复用原则
1.2 几个经典的设计模式面试题
1.2.1 金融借贷平台项目——状态模式
借贷平台的订单,有审核发布抢单等等步骤,随着操作的不同,会改变订单的状态,项目中的这个模块实现就会使用到状态模式,请你使用状态模式进行设计,并完成实际代码
问题分析
这类代码难以应对变化,在添加一种状态时,我们需要手动添加if/else,在添加一种功能时,要对所有的状态进行判断。因此代码会变得越来越臃肿,并且-旦没有处理某个状态,便会发生极其严重的BUG,难以维护

1.2.2 解释器设计模式
- 1)介绍解释器设计模式是什么?
- 2)画出解释器设计模式的UML类图,分析设计模式中的各个角色是什么?
- 3)请说明Spring的框架中,哪里使用到了解释器设计模式,并做源码级别的分析

1.2.3 单例设计模式
一共有几种实现方式?请分别用代码实现,并说明各个实现方式的优点和缺点
单例设计模式一共有8种写法,后面我们会依次讲到
- 1)饿汉式两种I
- 2)懒汉式三种
- 3)双重检查
- 4)静态内部类
- 5)枚举
二、七大设计原则介绍
2.1 设计模式的目的
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),具有更好
- 1) 代码重用性(即:相同功能的代码,不用多次编写)
- 2) 可读性(即:编程规范性,便于其他程序员的阅读和理解)
- 3) 可扩展性(即:当需要增加新的功能时,非常的方便,称为可维护
- 4) 可靠性(即:当我们增加新的功能后,对原来的功能没有影响)
- 5) 使程序呈现高内聚,低耦合的特性
2.2 设计模式常用的七大原则有:
- 1) 单一职责原则
- 2) 接口隔离原则
- 3) 依赖倒转(倒置)原则
- 4) 里氏替换原则
- 5) 开闭原则
- 6) 迪米特法则
- 7) 合成复用原则
2.3 单一职责原则
对类来说的,即一个类应该只负责一项职责(不是说一个类里只能有一个方法,指的是一项职责,比如这个类管订单了,就不要去管物流。),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
2.3.1 单一职责原则注意事项和细节
- 1)降低类的复杂度,一个类只负责一项职责。
- 2)提高类的可读性,可维护性
- 3)降低变更引起的风险
- 4)通常情况下,我们应当遵守单一职责原则,只有逻辑足够简单,才可以在代码级违反单一职责原则;只有类中方法数量足够少,可以在方法级别保持单一-职责原则
例子
// 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..");
}
}
// 方案2的分析
// 1.遵守单- -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
// 改进:直接修改Vehicle类,改动的代码会比较少=>方案3
class WaterVelhjicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "水中运行");
}
}
class AirVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "天空运行");
}
}
// 方式3
// 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...");
}
}
2.4 接口隔离原则
客户端不应该依赖它不需要的接口,即一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上
例子
下图是我们编码中遇到的常见问题:

类A通过接口Interface1依赖类B,类c通过接OInterface1依赖类D,如果接口Interface1对于类A和类c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。
//接口
interface Interface1 {
void operation1();
void operation2();
void operation3();
void operation4();
void operation5();
}
class B implements Interface1 {
void operation1() {
System. out. println();
}
void operation2(){
System. out. println();
}
void operation3(){
System. out. println();
}
void operation4(){
System. out. println();
}
void operation5() {
System. out. println();
}
}
class D implements Interface1 {
void operation1() {
System. out. println();
}
void operation2(){
System. out. println();
}
void operation3(){
System. out. println();
}
void operation4(){
System. out. println();
}
void operation5() {
System. out. println();
}
}
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 D { //D 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 depend2(Interface1 i) {
i. operation4();
}
public void depend3(Interface1 i) {
i. operation5();
}
}
2.4.1 按隔离原则应当这样处理:
将接口Interface1 拆分为独立的几个接口,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

interface Interface1 {
void operation1();
}
//接口2
interface Interface2 {
void operation2();
void operation3();
}
//接口3
interface Interface3 {
void operation4();
void operation5();
}
class A {
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend2(Interface2 i) {
i. operation2();
}
public void depend3(Interface2 i) {
i. operation3();
}
}
class C {
public void depend1(Interface1 i) {
i . operation1();
}
public void depend4(Interface3 i) {
i. operation4();
}
public void depend5(Interface3| i) {
i. operation5();
}
}
2.5 依赖倒转原则
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。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
问题代码

这种代码的
- 好处:简单。
- 坏处:person不应该依赖email类,如果后期接收消息变成微信、短信,该怎么处理?
- 解决思路:引入抽象的接口IReceiver,表示接收者。使得person与IReceiver接口发生依赖。细节要依赖抽象,而不是抽象依赖细节。
修正代码:


2.5.1 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 式传递

2.5.2 依赖倒转原则的注意细节
- 1. 底层模块尽量都有抽象类或接口,或者两者都有。
- 2. 变量的声明类型尽量是抽象类或接口。这样我们的变量引用和实际对象间,就存在一个缓冲层,有利于程序扩展和优化。
- 3. 继承时遵循里氏替换原则
2.6 里氏替换原则
2.6.1 背景——OO中的继承性的思考和说明
1) 继承包含这样一层含义:
父类中凡是已经实现好的方法,实际上是在设定规范和契约,虽然它不强制要求所有的子类必须遵循这些契约,但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改,就会对整个继承体系造成破坏。
2) 继承在给程序设计带来便利的同时,也带来了弊端。
比如使用继承会给程序带来侵入性,降低程序的可移植性降低,增加对象间的耦合性,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产生故障
3 )问题提出:在编程中,如何正确的使用继承?
=>里氏替换原则
2.6.2 里氏替换原则
1) 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)在1988年,由麻省理工学院的以为姓里的女士提出的。
2) 如果对每个类型为T1的对象o1,都有类型为T2的对象o2,使得以T1定义的所有程序P在所有的对象o1都代换成o2时,程序P的行为没有发生变化,那么类型T2是类型T1的子类型。换句话说,所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
3)在使用继承时,遵循里氏替换原则,在子类中尽量不要重写父类的方法
4)里氏替换原则告诉我们,继承实际上让两个类耦合性增强了,在适当的情况下,可以通过聚合,组合,依赖来解决问题。.
2.6.3 实际例子

1)
我们发现原来运行正常的相减功能发生了错误。原因就是类B无意中重写了父类的方法。造成原有功能出现错误。在实际编程中,我们常常会通过重写父类的方法完成新的功能,这样写起来虽然简单,但整个继承体系的复用性会比较差。特别是运行多态比较频繁的时候
2)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.
2.7 开闭原则
2.7.1 基本概念
- 1)开闭原则(Open Closed Principle) 是编程中最基础、最重要的设计原则
- 2)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。用抽象构建框架,用实现扩展细节。
- 3) 当软件需要变化时,尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化,而不是通过修改已有的代码来实现变化。
- 4)编程中遵循其它原则,以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则。
2.7.2 例子
看一个画图形的功能。

问题代码

public class Test {
public static void main(String[] args) {}
}
class GraphicEditor {
public void drawShape(Shape s){
if (s.m_ _type== 1)
drawRectangle(s);
elseif(s.m_ type== 2)
drawCircle(s);
}
public void drawRectangle(Shape r) {
System.out.println("矩形");}
public void drawCircle(Shaper) {
System.out.println("因形");
}
}
class Shape {
int m_ _type;
}
class Rectangle extends Shape {
Rectangle(){
super.m_ type = 1;
}}
class Circle extends Shape {
Circle(){
super.m_ type= 2;
}
}- 1) 优点是比较好理解,简单易操作。
- 2) 缺点是违反了设计模式的ocp原则,即对扩展开放(提供方),对修改关闭(使用方)。即当我们给类增加新功能的时候,尽量不修改代码,或者尽可能少修改代码.
- 3) 比如我们这时要新增加一一个图形种类,我们需要修改的地方较多
2.7.3 改进思路分析
思路: 把创建Shape类做成抽象类,并提供一个抽象的draw方法,让子类去实现即可,这样我们有新的图形种类时,只需要让新的图形类继承Shape,并实现draw方法即可,使用方的代码就不需要修。满足了开闭原则
2.8 迪米特法则
2.8.1 基本概念
- 一个对象应该对其他对象保持最少的了解
- 类与类关系越密切,耦合度越大
- 对于被依赖的类不管多么复杂,都尽量将逻辑封装在类的内部。对外除了提供的public方法,不对外泄露任何信息
- 迪米特法则还有个更简单的定义: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。
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。
2.8.2 迪米特法则注意事项和细节
- 1)迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
- 2)但是注意: 由于每个类都减少了不必要的依赖,因此迪米特法则只是要求降低类间(对象间)耦合关系,并不是要求完全没有 依赖关系
2.9 合成复用原则
2.9.1 基本介绍
原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承
2.9.2 例子
B类需要使用A类的方法,可以使用继承。但是使用继承会让B与A的耦合性增强。

改进,将A作为参数传入B类的方法中(即,依赖关系),B类依然可以使用到A类的方法。

或者使B类中包含A类(即,聚合关系)。

或者使用组合关系

2.9.3 设计原则的核心思想
- 1)找出应用中可能需要变化之处,把它们独立出来,不要和那些不需要变化的代码混在一起。
- 2)针对接口编程,而不是针对实现编程。
- 3)为了交互对象之间的松耦合设计而努力
类之间的关系
依赖——a依赖b,说明a使用b (dependency)