10個Java程序員熟悉的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則

面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則是OOPS編程的核心， 但我見過的大多數(shù)Java程序員熱心于像Singleton (單例) 、 Decorator(裝飾器)、Observer(觀察者) 等設(shè)計(jì)模式，而沒有把足夠多的注意力放在學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)上面。學(xué)習(xí)面向?qū)ο缶幊滔瘛俺橄蟆?、“封裝”、“多態(tài)”、“繼承” 等基礎(chǔ)知識是重要的，但同時(shí)為了創(chuàng)建簡潔、模塊化的設(shè)計(jì)，了解這些設(shè)計(jì)原則也同等重要。我經(jīng)?？吹讲煌?jīng)驗(yàn)水平的java程序員，他們有的不知道這些OOPS 和SOLID設(shè)計(jì)原則，有的只是不知道一個特定的設(shè)計(jì)原則會帶來怎樣的益處，甚至不知道在編碼中如何使用這些設(shè)計(jì)原則。

(設(shè)計(jì)原則)底線是永遠(yuǎn)追求高內(nèi)聚、低耦合的編碼或設(shè)計(jì)。 Apache 和 Sun的開源代碼是學(xué)習(xí)Java和OOPS設(shè)計(jì)原則的良好范例。它們向我們展示了，設(shè)計(jì)原則在Java編程中是如何使用的。Java JDK 使用了一些設(shè)計(jì)原則：BorderFactory類中的工廠模式、Runtime類中的單例模式、java.io 類中的裝飾器模式。順便說一句，如果您真的對Java編碼原則感興趣，請閱讀Joshua Bloch 的Effective Java，他編寫過Java API。我個人最喜歡的關(guān)于面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式的是Kathy Sierra的Head First Design Pattern(深入淺出設(shè)計(jì)模式)，以及其它的關(guān)于深入淺出面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì)。這些書對編寫更好的代碼有很大幫助，充分利用各種面向?qū)ο蠛蚐OLID的設(shè)計(jì)模式。

雖然學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式(原則)最好的方法是現(xiàn)實(shí)中的例子和理解違反設(shè)計(jì)原則帶來的不便，本文的宗旨是向那些沒有接觸過或正處于學(xué)習(xí)階段的Java程序員介紹面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則。我個人認(rèn)為OOPS 和SOLID設(shè)計(jì)原則需要有文章清楚的介紹它們，在此我一定盡力做到這點(diǎn)，但現(xiàn)在請您準(zhǔn)備瀏覽以下設(shè)計(jì)模式(原則) :)
DRY – Don't repeat yourself

我們第一個面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則是：DRY ，從名稱可以看出DRY(don't repeat yourself)意思是不寫重復(fù)代碼，而是抽象成可復(fù)用的代碼塊。如果您有兩處以上相同的代碼塊，請考慮把它們抽象成一個單獨(dú)的方法；或者您多次使用了硬編碼的值，請把它們設(shè)置成公共常量。這種面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則的優(yōu)點(diǎn)是易于維護(hù)。重要的是不要濫用此原則，重復(fù)不是針對代碼而是針對功能來說。它的意思是，如果您使用通用代碼來驗(yàn)證OrderID和SSN，這并不意味著它們是相同的或者他們今后將保持不變。通過把通用代碼用于實(shí)現(xiàn)兩種不同的功能，或者您把這兩種不同的功能密切地聯(lián)系在一起；當(dāng)您的OrderID格式改變時(shí)，您的SSN驗(yàn)證代碼將會中斷。所以要當(dāng)心這種耦合，而且不要把彼此之間沒有任何關(guān)系卻類似的代碼組合在一起。

封裝經(jīng)常修改的代碼

Encapsulate What Changes

在軟件領(lǐng)域永遠(yuǎn)不變的是“變化”，所以把您認(rèn)為或懷疑將來要被修改的代碼封裝起來。這種面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式的優(yōu)點(diǎn)是：易于測試和維護(hù)恰當(dāng)封裝的代碼。如果您在用Java編程，那么請遵守以下原則：變量和方法的訪問權(quán)限默認(rèn)設(shè)置為私有，并且逐步放開它們的訪問權(quán)限，例如從“private”到“protected ”、“not public”。Java中的一些設(shè)計(jì)模式使用了封裝，工廠設(shè)計(jì)模式就是一個例子，它封裝了創(chuàng)建對象的代碼而且提供了以下靈活性：后續(xù)生成新對象不影響現(xiàn)有的代碼。

打開/關(guān)閉設(shè)計(jì)原則

OpenClosed Design Principle

類、方法/函數(shù)應(yīng)當(dāng)是對擴(kuò)展(新功能)開放，對修改閉合。這是另外一個優(yōu)雅的SOLID 設(shè)計(jì)原則，以防止有人修改通過測試的代碼。理想情況下假如您添加了新功能，那么您的代碼要經(jīng)過測試，這就是打開/關(guān)閉設(shè)計(jì)原則的目標(biāo)。順便說一句，SOLID中的字母“O”指的是打開/關(guān)閉設(shè)計(jì)原則。

單一職責(zé)原則

Single Responsibility Principle(SRP)

單一職責(zé)原則是另外一個SOLID設(shè)計(jì)原則，SOLID中的字母“S”指的就是它。按照SRP，一個類修改的原因應(yīng)當(dāng)有且只有一個，或者一個類應(yīng)當(dāng)總是實(shí)現(xiàn)單一功能。如果您在Java中的一個類實(shí)現(xiàn)了多個功能，那么這些功能之間便產(chǎn)生了耦合關(guān)系；如果您修改其中的一個功能，您有可能就打破了這種耦合關(guān)系，那么就要進(jìn)行另一輪測試以避免產(chǎn)生新的問題。

依賴注入/反轉(zhuǎn)原則

Dependency Injection or Inversion principle

不要問框架的依賴注入功能將會給你帶來什么益處，依賴注入功能在spring框架里已經(jīng)很好的得到了實(shí)現(xiàn)，這一設(shè)計(jì)原則的優(yōu)雅之處在于：DI框架注入的任何一個類都易于用模擬對象進(jìn)行測試，并且更易于維護(hù)，因?yàn)閯?chuàng)建對象的代碼在框架里是集中的而且和客戶端代碼是隔離的。有多種方法可以實(shí)現(xiàn)依賴注入，例如使用字節(jié)碼工具，其中一些AOP(面向切面編程)框架如切入點(diǎn)表達(dá)式或者spring里使用的代理。想對這種SOLID設(shè)計(jì)原則了解更多，請看IOC 和 DI設(shè)計(jì)模式中的例子。 SOLID中的字母“D”指的就是這種設(shè)計(jì)原則。

優(yōu)先使用組合而非繼承

Favor Composition over Inheritance

如果可以的話，要優(yōu)先使用組合而非繼承。你們中的一些人可能為此爭論，但我發(fā)現(xiàn)組合比繼承更有靈活性。組合允許在運(yùn)行時(shí)通過設(shè)置屬性修改一個類的行為，通過使用多態(tài)即以接口的形式實(shí)現(xiàn)類之間的組合關(guān)系，并且為修改組合關(guān)系提供了靈活性。甚至 Effective Java也建議優(yōu)先使用組合而非繼承。

里氏替換原則

Liskov Substitution Principle LSP

根據(jù)里氏替換原則，父類出現(xiàn)的地方可以用子類來替換，例如父類的方法或函數(shù)被子類對象替換應(yīng)該沒有任何問題。LSP和單一職責(zé)原則、接口隔離原則密切相關(guān)。如果一個父類的功能比其子類還要多，那么它可能不支持這一功能，而且也違反了LSP設(shè)計(jì)原則。為了遵循 LSP SOLID設(shè)計(jì)原則，派生類或子類(相對父類比較)必須增強(qiáng)功能，而非減少。SOLID中的字母“L”指的就是 LSP設(shè)計(jì)原則。

接口隔離原則

接口隔離原則指，如果不需要一個接口的功能，那么就不要實(shí)現(xiàn)此接口。這大多在以下情況發(fā)生：一個接口包含多種功能，而實(shí)現(xiàn)類只需要其中一種功能。接口設(shè)計(jì)是一種棘手的工作，因?yàn)橐坏┌l(fā)布了接口，您就不能修改它否則會影響實(shí)現(xiàn)該接口的類。在Java中這種設(shè)計(jì)原則的另一個好處是：接口有一個特點(diǎn)，任何類使用它之前都要實(shí)現(xiàn)該接口所有的方法，所以使用功能單一的接口意味著實(shí)現(xiàn)更少的方法。

編程以接口(而非實(shí)現(xiàn)對象)為中心

編程總是以接口(而非實(shí)現(xiàn)對象)為中心，這會使代碼的結(jié)構(gòu)靈活，而且任何一個新的接口實(shí)現(xiàn)對象都能兼容現(xiàn)有代碼結(jié)構(gòu)。所以在Java中，變量、方法返回值、方法參數(shù)的數(shù)據(jù)類型請使用接口。這是許多Java程序員的建議， Effective Java 以及 head first design pattern 等書也這樣建議。

代理原則

不要期望一個類完成所有的功能，可以適當(dāng)?shù)匕岩恍┕δ芙唤o代理類實(shí)現(xiàn)。代理原則的典范是：Java 中的equals() 和 hashCode() 方法。為了比較兩個對象的內(nèi)容是否相同，我們讓用于比較的類本身完成對比工作而非它們的調(diào)用方。這種設(shè)計(jì)原則的好處是：沒有重復(fù)編碼而且很容易修改類的行為。

總結(jié)

以上所有面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則可以幫助您寫出靈活、優(yōu)雅的代碼：具有高內(nèi)聚低耦合的代碼結(jié)構(gòu)。理論只是第一步，更重要的是我們要習(xí)得一種能力去發(fā)現(xiàn)什么時(shí)候使用這些設(shè)計(jì)原則。去發(fā)現(xiàn)我們是否違反了什么設(shè)計(jì)原則和影響了代碼的靈活性，但是世界上沒有什么是完美的，我們解決問題時(shí)不能總?cè)ナ褂迷O(shè)計(jì)模式和設(shè)計(jì)原則，它們大多用于有較長維護(hù)周期的大型企業(yè)項(xiàng)目。