Java設(shè)計(jì)模式六大原則是什么

這篇文章主要講解了“Java設(shè)計(jì)模式六大原則是什么”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“Java設(shè)計(jì)模式六大原則是什么”吧！

1.單一職責(zé)原則

單一職責(zé)定義

一個(gè)類只負(fù)責(zé)一個(gè)功能領(lǐng)域中的相應(yīng)職責(zé)，或者可以定義為：就一個(gè)類而言，應(yīng)該只有一個(gè)引起它變化的原因

從定義中不難思考，一個(gè)類的所做的事情越多，也就越難以復(fù)用，因?yàn)橐坏┳龅氖虑槎嗔?，職?zé)的耦合度就變高了所以我們根據(jù)這個(gè)原則應(yīng)該將不同職責(zé)封裝在不同類中，不同的變化封裝在不同類中。從我們平常的開發(fā)中不難發(fā)現(xiàn)，如果一個(gè)類或者方法接口等等只做一件事，那么可讀性很高，并且復(fù)用性也很高，并且一旦需求變化，也容易維護(hù)，假如你一個(gè)類糅雜多個(gè)職責(zé)，那么很難維護(hù)。

單一職責(zé)舉例分析

從實(shí)際業(yè)務(wù)來剝離一個(gè)例子：現(xiàn)在有這么一種情況，某租車平臺(tái)個(gè)人模塊類涉及多個(gè)方法，有如下登錄、注冊(cè)、支付寶押金支付、微信押金支付、支付寶套餐支付、微信套餐支付、整個(gè)結(jié)構(gòu)如下：

/**
 * 個(gè)人模塊
 */
 @Controller
 public class userController{
 /**
 * 登錄
 */
 public void login(){
 }
 /**
 * 注冊(cè)
 */
 public void register(){
 }
 /**
 * 押金支付(阿里)
 */
 public void payAliDeposit(){
 }
 /**
 * 押金支付(微信)
 */
 public void payWXDeposit(){
 }
 /**
 * 套餐支付(阿里)
 */
 public void payAliPackage(){
 }
 /**
 * 套餐支付(微信)
 */
 public void payWXPackage(){
 }
 }

我們可以看到很多功能都糅雜在一起，一個(gè)類做了那么多事情，很臃腫，別提維護(hù)，就連找代碼都很困難，所以我們可以對(duì)這個(gè)UserController進(jìn)行拆解，與此同時(shí)我們應(yīng)該分包，比如這個(gè)應(yīng)該在xxx.xxx.userMoudule下面，可能支付相關(guān)的有公共的方法，登錄抑或也有公共的方法，那邊抽成公共服務(wù)去調(diào)用。

public class LoginController(){}
public class registerController(){}
public class depositPayController(){
 // 支付寶支付
 // 微信支付
}
public class packagePayController(){
 // 支付寶支付
 // 微信支付
}

整個(gè)方案實(shí)現(xiàn)的目的就是為了解決高耦合，代碼復(fù)用率低下的問題。單一職責(zé)理解起來不難，但是實(shí)際操作需要根據(jù)具體業(yè)務(wù)的糅雜度來切割，實(shí)際上很難運(yùn)用。

2.開閉原則

開閉原則簡(jiǎn)介

開閉原則是面向?qū)ο蟮目蓮?fù)用設(shè)計(jì)的第一塊基石，它是最重要的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則，定義如下：

一個(gè)軟件實(shí)體應(yīng)當(dāng)對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改關(guān)閉。即軟件實(shí)體應(yīng)盡量在不修改原有代碼的情況下進(jìn)行擴(kuò)展。

軟件實(shí)體包括以下幾個(gè)部分：

• 項(xiàng)目或軟件產(chǎn)品中按照一定的邏輯規(guī)則劃分的模塊

• 抽象和類

• 方法

注意：開閉原則是指對(duì)擴(kuò)展開放，對(duì)修改關(guān)閉，并不是說不做任何的修改。

開閉原則的優(yōu)勢(shì)

• 可以使原來的測(cè)試代碼依舊可以運(yùn)行，只需要對(duì)擴(kuò)展的代碼進(jìn)行測(cè)試即可

• 可以提高代碼的復(fù)用性

• 可以提高系統(tǒng)的維護(hù)性

如何使用開閉原則

• 抽象約束

• 通過接口或者抽象類約束擴(kuò)展，對(duì)擴(kuò)展進(jìn)行邊界限定，不允許出現(xiàn)在接口或抽象類中不存在的public方法；

• 參數(shù)類型、引用對(duì)象盡量使用接口或者抽象類，而不是實(shí)現(xiàn)類；（針對(duì)抽象編程）

• 抽象層盡量保持穩(wěn)定，一旦確定即不允許修改。

• 元數(shù)據(jù)控制模塊行為

• 通俗來說就是通過配置文件來操作數(shù)據(jù)，spring的控制反轉(zhuǎn)就是一個(gè)很典型的例子。

• 約定優(yōu)于配置

• 封裝變化

• 將相同的變化封裝到一個(gè)接口或者類中

• 將不同的變化封裝到不同的類或者接口中（單一職責(zé)的體現(xiàn)）

案例

某公司開發(fā)的租車系統(tǒng)有一個(gè)押金支付功能，支付方式有支付寶、阿里支付，后期可能還有銀聯(lián)支付、易支付等等，原始的設(shè)計(jì)方案如下：

// 客戶端調(diào)用-押金支付選擇支付手段
public class DepositPay {
 void pay(String type){
 if(type.equals("ali")){
 AliPay aliPay = new AliPay();
 aliPay.pay();
 }else if(type.equals("wx")){
 WXPay wxPay = new WXPay();
 wxPay.pay();
 }
 }
}
// 支付寶支付
public class AliPay {
 public void pay() {
 System.out.println("正在使用支付寶支付");
 }
}
// 微信支付
public class WXPay{
 public void pay() {
 System.out.println("正在使用微信支付");
 }
}

在以上代碼中，如果需要增加銀聯(lián)支付，如YLPay,那么就必須要修改DepositPay中的pay方法的源代碼，增加新的判斷邏輯，違反了開閉原則（對(duì)修改關(guān)閉，對(duì)擴(kuò)展開放，注意這邊的銀聯(lián)支付相當(dāng)于擴(kuò)展，所以它沒有違反規(guī)則），所以現(xiàn)在必須重構(gòu)此代碼，讓其遵循開閉原則，做法如下：

1. 增加一個(gè)接口，使得各種具體支付實(shí)現(xiàn)其接口

2. DepositPay類針對(duì)接口編程，由客戶端來決定具體使用哪種支付方式

重構(gòu)后的圖如下所示：

在上圖中我們引入了接口Pay,定義了pay方法，并且DepositPay是針對(duì)接口編程，通過setPayMode（）由客戶端來實(shí)例化具體的支付方式，在DepositPay的pay（）方法中調(diào)用payMode對(duì)象來支付。如果需要增加新的支付方式，比如銀聯(lián)支付，只需要讓它也實(shí)現(xiàn)Pay接口，在配置文件中配置銀聯(lián)支付即可，依賴注入是實(shí)現(xiàn)此開閉原則的一種手段，在這里不贅述，源碼如下：

public interface Pay {
 // 支付
 void pay();
}
public class AliPay implements Pay {
 @Override
 public void pay() {
 System.out.println("正在使用支付寶支付");
 }
}
public class WXPay implements Pay{
 @Override
 public void pay() {
 System.out.println("正在使用微信支付");
 }
}
// 客戶端調(diào)用-押金支付選擇支付手段
public class DepositPay {
 // 支付方式 (這邊可以通過依賴注入的方式來注入)
 // 支付方式可以寫在配置文件中
 // 現(xiàn)在不管你選用何種方式，我都不需要更改
 @Autowired
 Pay payMode;
 void pay(Pay payMode){
 payMode.pay();
 }
}

因?yàn)榕渲梦募梢灾苯泳庉?，且不需要編譯，所以一般不認(rèn)為更改配置文件是更改源碼。如果一個(gè)系統(tǒng)能做到只需要修改配置文件，無需修改源碼，那么復(fù)合開閉原則。

3.里氏代換原則

里氏替換原則簡(jiǎn)介

Barbara Liskov提出：

標(biāo)準(zhǔn)定義：如果對(duì)每一個(gè)類型為S的對(duì)象o1，都有類型為T的對(duì)象o2，使得以T定義的所有程序P在所有的對(duì)象o1代換o2時(shí)，程序P的行為沒有變化，那么類型S是類型T的子類型。

上面的定義可能比較難以理解，簡(jiǎn)單理解就是所有引用基類（父類的）地方都可以用子類來替換，且程序不會(huì)有任何的異常。但是反過來就不行，所有使用子類的地方則不一定能用基類來替代，很簡(jiǎn)單的例子狗是動(dòng)物，不能說動(dòng)物是狗，因?yàn)榭赡苓€有貓。。。。

里氏替換原則是實(shí)現(xiàn)開閉原則的重要方式之一，由于使用基類的所有地方都可以用子類來替換，因此在程序中盡量使用基類來定義對(duì)象，在運(yùn)行時(shí)確定其子類類型。

里氏替換原則約束

• 子類必須實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法，但不得重寫（覆蓋）父類的非抽象（已實(shí)現(xiàn)）方法。

• 子類中可以添加特有方法（父類中不存在),此時(shí)則無法在以父類定義的對(duì)象中使用該方法，除非在使用的時(shí)候強(qiáng)轉(zhuǎn)基類成子類進(jìn)行調(diào)用。

• 當(dāng)子類覆蓋或?qū)崿F(xiàn)父類的方法時(shí)，方法的前置條件（即方法的形參）要比父類方法的輸入?yún)?shù)更寬松。

• 當(dāng)子類的方法實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法時(shí)，方法的后置條件（即方法的返回值）要比父類更嚴(yán)格。

所以我們?cè)谶\(yùn)用里氏替換原則的時(shí)候，盡量把父類設(shè)計(jì)為抽象類或者接口，讓子類繼承父類或者實(shí)現(xiàn)接口并實(shí)現(xiàn)在父類中聲明的方法，運(yùn)行時(shí)，子類實(shí)例替換父類實(shí)例，我們可以很方便地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)的功能，同時(shí)無須修改原有子類的代碼，增加新的功能可以通過增加一個(gè)新的子類來實(shí)現(xiàn)。里氏代換原則是開閉原則的具體實(shí)現(xiàn)手段之一。

里氏替換原則實(shí)戰(zhàn)

某租車系統(tǒng)客戶分為普通用戶（customer）和VIP客戶（VIPCustomer），系統(tǒng)需要提供一個(gè)根據(jù)郵箱重置密碼的功能。原始設(shè)計(jì)圖：

在編寫重置密碼的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，業(yè)務(wù)邏輯是一樣的，存在著大量的重復(fù)代碼，而且還可能增加新的用戶類型，為了減少代碼重復(fù)性，使用里氏替換原則進(jìn)行重構(gòu)：

圖上重置密碼交由ResetPassword類去處理，只需要傳入Customer類即可，不管任何類型的Customer類，只要繼承自Customer,都可以使用里氏替換原則進(jìn)行替換，假如有新的類型，我們只需要在配置文件中注入新的類型即可。代碼如下（簡(jiǎn)單意會(huì)一下）：

// 抽象基類
public abstract class Customer {
}
public class CommonCustomer extends Customer{
}
public class VIPCustomer extends Customer{
}
// 重置密碼邏輯在這里實(shí)現(xiàn)，只需要傳入對(duì)應(yīng)的類型即可
public class ResetPassword {
 void resetPassword(Customer customer){
 }
}

里氏替換原則是實(shí)現(xiàn)開閉原則不可或缺的手段之一，在本例中，通過傳遞參數(shù)使用基類對(duì)象，針對(duì)抽象編程，從而滿足開閉原則。

4.依賴倒轉(zhuǎn)原則

依賴倒轉(zhuǎn)原則簡(jiǎn)介

依賴倒轉(zhuǎn)原則(Dependency Inversion Principle, DIP)：抽象不應(yīng)該依賴于細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)應(yīng)當(dāng)依賴于抽象。換言之，要針對(duì)接口編程，而不是針對(duì)實(shí)現(xiàn)編程。

可以通俗的定義為兩種：

1. 高層次的模塊不應(yīng)該依賴于低層次的模塊，他們都應(yīng)該依賴于抽象。

2. 抽象不應(yīng)該依賴于具體實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)應(yīng)該依賴于抽象。

要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)程序的時(shí)候盡量使用層次高的抽象層類，即使用接口和抽象類進(jìn)行變量的聲明、參數(shù)類型聲明、方法返回類型聲明以及數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換等等,同時(shí)要注意一個(gè)具體類應(yīng)該只實(shí)現(xiàn)抽象類或者接口中存在的方法，不要給出多余的方法，這樣抽象類將無法調(diào)用子類增加的方法.我們可以通過配置文件來寫入具體類，這樣一旦程序行為改變，可直接改變配置文件，而不需要更改程序，重新編譯，通過依賴倒轉(zhuǎn)原則來滿足開閉原則。

在實(shí)現(xiàn)依賴倒轉(zhuǎn)原則時(shí)，我們需要針對(duì)抽象層編程，而將具體類的對(duì)象通過依賴注入(DependencyInjection, DI)的方式注入到其他對(duì)象中，依賴注入是指當(dāng)一個(gè)對(duì)象要與其他對(duì)象發(fā)生依賴關(guān)系時(shí)，通過抽象來注入所依賴的對(duì)象。常用的注入方式有三種，分別是：構(gòu)造注入，設(shè)值注入（Setter注入）和接口注入

依賴倒轉(zhuǎn)原則實(shí)例

這部分可以參照上面開閉原則案例，可以從那例子中看出，開閉原則，依賴倒轉(zhuǎn)原則，里氏替換原則同時(shí)出現(xiàn)了，可以說`開閉原則是我們要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),而里氏替換原則是實(shí)現(xiàn)手段之一，而同時(shí)里氏替換原則又是依賴倒轉(zhuǎn)原則實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，因?yàn)榧尤霙]有這個(gè)理論，依賴倒轉(zhuǎn)原則是不成立的，無法針對(duì)抽象編程，要注意這3個(gè)原則基本都是同時(shí)出現(xiàn)的。Java后端學(xué)習(xí)交流圈：834962734 面向2-6年Java開發(fā)人員，進(jìn)群可免費(fèi)獲取一份Java架構(gòu)進(jìn)階技術(shù)精品視頻。（高并發(fā)+Spring源碼+JVM原理解析+分布式架構(gòu)+微服務(wù)架構(gòu)+多線程并發(fā)原理+BATJ面試寶典）以及架構(gòu)思維導(dǎo)圖。

5.接口隔離原則

接口隔離原則簡(jiǎn)介

接口隔離原則的兩個(gè)定義：

1：使用多個(gè)專門的接口，而不使用單一的總接口，即客戶端不應(yīng)該依賴那些它不需要的接口

2：類間的依賴關(guān)系應(yīng)該建立在最小的接口上

接口的含義：

1. 一個(gè)接口代表一個(gè)角色，不應(yīng)該將不同的角色都交給一個(gè)接口，因?yàn)檫@樣可能會(huì)形成一個(gè)臃腫的大接口；

2. 特定語言的接口，表示接口僅僅是提供客戶端需要的行為，客戶端不需要的行為則隱藏起來，應(yīng)當(dāng)為客戶端提供盡可能小的單獨(dú)的接口，而不要提供大的總接口。

根據(jù)接口隔離原則，我們可明白，每個(gè)接口都應(yīng)只承擔(dān)一種相對(duì)獨(dú)立的角色，不干不該干的事情.

實(shí)例演示

場(chǎng)景：模擬動(dòng)物平時(shí)的動(dòng)作，當(dāng)然也包括人，最初的設(shè)計(jì)就是一個(gè)總接口IAnimal，里面定義動(dòng)物會(huì)有的一些動(dòng)作。

代碼如下：

public interface IAnimal{
 /**
 * 吃飯
 */
 void eat();
 /**
 * 工作
 */
 void work();
 /**
 * 飛行
 */
 void fly();
 }
 public class Tony implements IAnimal{
 @Override
 public void eat() {
 System.out.println("tony吃");
 }
 @Override
 public void work() {
 System.out.println("tony工作");
 }
 @Override
 public void fly() {
 System.out.println("tony不會(huì)飛");
 }
 }
public class Bird implements IAnimal{
 @Override
 public void eat() {
 System.out.println("鳥吃");
 }
 @Override
 public void work() {
 System.out.println("鳥工作");
 }
 @Override
 public void fly() {
 System.out.println("鳥飛");
 }
 }

根據(jù)上面的寫法發(fā)現(xiàn)Tony需要實(shí)現(xiàn)飛的接口，這很明顯不僅僅是多余，而且不合理，因此需要通過接口隔離原則進(jìn)行重構(gòu)：

/**
 * 抽象動(dòng)物的行為
 */
public interface IAnimal {
 /**
 * 吃飯
 */
 void eat();
 /**
 * 睡覺
 */
 void sleep();
}
/**
 * 高級(jí)動(dòng)物人 的行為
 */
public interface IAdvancedAnimalBehavior {
 /**
 * 打牌
 */
 void playCard();
 /**
 * 騎車
 */
 void byBike();
}
/**
 * 低級(jí)動(dòng)物的行為
 */
public interface IJuniorAnimalBehavior {
 /**
 * fly
 */
 void fly();
}
/**
 * 實(shí)現(xiàn)高級(jí)動(dòng)物人的共通方法
 */
public class AbstractAdvancedAnimal implements IAnimal {
 @Override
 public void eat() {
 System.out.println("人吃");
 }
 @Override
 public void sleep() {
 System.out.println("人睡");
 }
}
/**
 * 實(shí)現(xiàn)低級(jí)動(dòng)物人的共通方法
 */
public class AbstractJuniorAnimal implements IAnimal {
 @Override
 public void eat() {
 System.out.println("動(dòng)物吃");
 }
 @Override
 public void sleep() {
 System.out.println("動(dòng)物睡");
 }
}
// tony
public class Tony extends AbstractAdvancedAnimal implements IAdvancedAnimalBehavior {
 @Override
 public void playCard() {
 System.out.println("tony打牌");
 }
 @Override
 public void byBike() {
 System.out.println("tony騎車");
 }
}
// 鳥
public class Bird extends AbstractJuniorAnimal implements IJuniorAnimalBehavior{
 @Override
 public void fly() {
 System.out.println("鳥飛");
 }
}

重構(gòu)之后，首先定義了一個(gè)總的動(dòng)物接口的大類，然后分別使用了兩個(gè)抽象類（一個(gè)是高級(jí)動(dòng)物，一個(gè)是低級(jí)動(dòng)物）分別去實(shí)現(xiàn)這些公共的方法，實(shí)現(xiàn)中可以拋出異常，表明繼承此抽象類的類可以選擇性的重寫，可不重寫。之后再定義了兩個(gè)行為接口表明高級(jí)動(dòng)物和低級(jí)動(dòng)物所特有的，這樣使得接口之間完全隔離，動(dòng)物接口不再糅雜各種各樣的角色，當(dāng)然接口的大小尺度還是要靠經(jīng)驗(yàn)來調(diào)整，不能太小，會(huì)造成接口泛濫，也不能太大，會(huì)背離接口隔離原則。

6.合成復(fù)用原則

合成復(fù)用原則簡(jiǎn)介

合成復(fù)用原則(Composite Reuse Principle, CRP)：盡量使用對(duì)象組合，而不是繼承來達(dá)到復(fù)用的目的。

通過合成復(fù)用原則來使一些已有的對(duì)象使之成為對(duì)象的一部分，一般通過組合/聚合關(guān)系來實(shí)現(xiàn)，而盡量不要使用繼承。因?yàn)榻M合和聚合可以降低類之間的耦合度，而繼承會(huì)讓系統(tǒng)更加復(fù)雜，最重要的一點(diǎn)會(huì)破壞系統(tǒng)的封裝性，因?yàn)槔^承會(huì)把基類的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)暴露給子類，同時(shí)如果基類變化，子類也必須跟著改變，而且耦合度會(huì)很高。

感謝各位的閱讀，以上就是“Java設(shè)計(jì)模式六大原則是什么”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)Java設(shè)計(jì)模式六大原則是什么這一問題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！