软件设计七大原则
在软件开发中,为了提高软件系统的可维护性和可复用性,增加软件的可扩展性和灵活性,程序员要尽量根据软件设计七大原则来开发程序,从而提高软件开发效率、节约软件开发成本和维护成本。
这7种设计原则是软件设计模式必须尽量遵循的原则,各种原则要求的侧重点不同。其中,开闭原则是总纲,它告诉我们要对扩展开放,对修改关闭;
依赖倒置原则告诉我们要面向接口编程;单一职责原则告诉我们实现类要职责单一;接口隔离原则告诉我们在设计接口的时候要精简单一;迪米特法则告诉我们要降低耦合度;里氏替换原则告诉我们不要破坏继承体系;合成复用原则告诉我们要优先使用组合或者聚合关系复用,少用继承关系复用。
1.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。
中心思想:用抽象构建框架,用实现扩展细节。即面向抽象编程。
优点:提高软件系统的可复用性和可维护性。
举例:很多互联网公司实行弹性制考勤,每天上班8小时,这是不可修改的,但是什么时间上班和下班,是开放的。
因为越低层次的模块,越基础的模块,变化后影响的范围是越大的。越高层次的模块变化后影响的范围则越小。故面向对象编程中,一定要强调开闭原则。
2.依赖倒置原则
应用层为高层,业务逻辑处理层为低层
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。针对接口编程,不要针对实现编程。通过抽象包括使用接口或者抽象类,可以使个各类或者模块的实现彼此独立,互不影响,从而实现模块间的耦合性。简单来说就是程序应该依赖于接口而不是实现类。
优点:可以减少类间的耦合性、提高系统稳定性,提高代码的可读性和可维护性,可降低修改程序所造成的的风险。
程序应依赖于接口,不应该依赖具体的实现类。相对于细节的多变性,抽象的东西要稳定得多,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得多。
3.单一职责原则
定义:不要存在多于一个导致类变更的原因。例如某个类有了两个方法,每个方法负责一个职能,假如方法一的职责需要发生变化,那么就需要修改这个类文件,这种改变就可能导致原本运行正常的方法二发生故障。对于这种两个职责经常发生变化的方法,需要分别建立相应的 java 文件分别负责相应的职能,避免一方暂时改变另一方不变的情况下,相互影响。通常情况下我们对类单一职责要求较低,但是接口和方法尽量是保证单一职责。根据你的业务要求所写的类或者接口方法最好能满足需求即可,不需要对其进行可能会用到的扩展,如果真的有,那就再写一个方法、类、接口。
优点:降低类的复杂度、提高类的可读性、提高系统的可维护性、降低变更引起的风险。
4.接口隔离原则
定义:用多个专门的接口,而不使用单一的总接口,客户端不应该依赖它不需要的接口。一个类对一个类的依赖应该建立在最小的接口上。建立单一的接口,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。注意适度原则。
上面这段话的意思就是,某个类可能只需要某个接口中的一个方法,但是该接口却有n多个他不需要的方法,如果实现这个接口那么就要实现该接口的所有定义的方法,这样是不对的,此时应该接口的方法独立为一个小的接口,或者新建一个包含该方法的接口。适度原则指的是,接口中的方法不能太少,如果太少的话那么就会产生多个接口,那么就会有很多的实现类导致整个系统类结构体系很庞大,系统可维护性变差。
优点:符合我们常说的高内聚低耦合的设计思想,从而使得类具有很好的可读性,可扩展性和可维护性。
与单一职责原则的区别:
单一职责原则:指的是类、接口和方法的职责是单一的,强调的是职责,也就是说在接口里,只要是职责是单一的,有多个方法也可以,针对的是程序中的实现和细节。
接口隔离原则:注重的是对接口依赖的隔离,主要约束的是接口,针对抽象、程序整体框架的构建。
5.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,又叫最少知道原则。尽量降低类与类之间的耦合。高内聚低耦合的体现。
关于朋友的概念:出现在成员变量、方法输入、输出参数中的类称为朋友关系类,而出现在方法体内部的类不属于朋友类,所以这类实体类也是我们要避免的。
那么从类上面来说也需要进行自我的保护,也即类里面尽量减少对外公开的非 public 的方法、和非静态的 public 变量、成员变量 private 化,利用包权限和 protected 保护自己。
假如有这样一个场景,有一个方法放在A类也行,放在B类也行,那么如何去做?原则是:如果该方法放在本类中既不增加类间关系,也对本类不产生负面影响,那就可以放在本类中。对外部的类的引用越少越好。
优点:降低类之间的耦合。
6.里氏替换原则
定义:如果对每一个类型为 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 都替换成 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。通过这个定义我们可以引申出来一个定义继承,T1 是 T2 的父类。里式替换原则是继承复用的基石,当子类可以替换父类,并且软件功能不受影响时,父类才能真正的被复用,子类也可以增加自己新的功能,里式替换原则是对开闭原则的一个补充,它是对实现抽象化的具体步骤规范。里式替换原则所表达的含义就是反对子类重写父类方法的这一含义。
定义扩展:一个软件实体如果适用一个父类的话,那么一定适用于其子类,所有引用父类的地方必须能透明的使用其子类的对象,子类对象能够替换父类对象,而程序逻辑不变。
引申意义:
子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。
含义1: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。
含义2:子类可以增加自己特有的方法。
含义3:当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的输入/入参)要比父类方法的输入参数更宽松。
含义4:当子类的方法实现父类的方法时(重写/重载或实现抽象方法),方法的后置条件(即方法的输出/返回值)要比父类严格或相等。
优点:
约束继承泛滥,开闭原则的一种体现。
加强程序的健壮性,同时变更时也可以做到非常好的兼容性提高程序的可维护性、扩展性。降低需求变更时引入的风险。
7.合成复用原则
定义:尽量使用对象组合/聚合,而不是继承关系达到软件复用的目的。
聚合has-A和组合contains-A。
优点:可以使系统更加灵活,降低类与类之间的耦合度,一个类的变化对其他类造成的影响相对较少。