java設(shè)計(jì)模式七大設(shè)計(jì)原則中的迪米特法則與里氏替換原則介紹

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概述

簡(jiǎn)單介紹一下七大設(shè)計(jì)原則：

1. 開(kāi)閉原則：是所有面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的核心，對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，對(duì)修改關(guān)閉

2. 依賴倒置原則：針對(duì)接口編程，依賴于抽象而不依賴于具體

3. 單一職責(zé)原則：一個(gè)接口只負(fù)責(zé)一件事情，只能有一個(gè)原因?qū)е骂愖兓?/p>

4. 接口隔離原則：使用多個(gè)專門的接口，而不是使用一個(gè)總接口

5. 迪米特法則（最少知道原則）：只和朋友交流（成員變量、方法輸入輸出參數(shù)），不和陌生人說(shuō)話，控制好訪問(wèn)修飾符

6. 里氏替換原則：子類可以擴(kuò)展父類的功能，但不能改變父類原有的功能

7. 合成復(fù)用原則：盡量使用對(duì)象組合(has-a)/聚合(contanis-a)，而不是繼承關(guān)系達(dá)到軟件復(fù)用的目的

迪米特法則

定義

迪米特原則(Law of Demeter LoD)是指一個(gè)對(duì)象應(yīng)該對(duì)其他對(duì)象保持最少的了解，又 叫最少知道原則(Least Knowledge Principle,LKP)，盡量降低類與類之間的耦合。

迪米特原則主要強(qiáng)調(diào)只和朋友交流，不和陌生人說(shuō)話。出現(xiàn)在成員變量、方法的輸入、輸 出參數(shù)中的類都可以稱之為成員朋友類，而出現(xiàn)在方法體內(nèi)部的類不屬于朋友類。

示例

現(xiàn)在來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)權(quán)限系統(tǒng)，Boss 需要查看目前發(fā)布到線上的課程數(shù)量。這時(shí)候，Boss 要找到 TeamLeader 去進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，TeamLeader 再把統(tǒng)計(jì)結(jié)果告訴 Boss。接下來(lái)我們還 是來(lái)看代碼:

Course類：

/**
 * @author eamon.zhang
 * @date 2019-09-26 上午9:17
 */
public class Course {
}

TeamLeader 類：

/**
 * @author eamon.zhang
 * @date 2019-09-26 上午9:17
 */
public class TeamLeader {
    public void checkNumberOfCourses(List<Course> courseList) {
        System.out.println("目前已發(fā)布的課程數(shù)量是:" + courseList.size());
    }
}

Boss 類：

/**
 * @author eamon.zhang
 * @date 2019-09-26 上午9:17
 */
public class Boss {
    public void commandCheckNumber(TeamLeader teamLeader) {
        //模擬 Boss 一頁(yè)一頁(yè)往下翻頁(yè)，TeamLeader 實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)
        List<Course> courseList = new ArrayList<Course>();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            courseList.add(new Course());
        }
        teamLeader.checkNumberOfCourses(courseList);
    }
}

測(cè)試代碼：

public static void main(String[] args) {
    Boss boss = new Boss();
    TeamLeader teamLeader = new TeamLeader();
    boss.commandCheckNumber(teamLeader);
}

寫(xiě)到這里，其實(shí)功能已經(jīng)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，代碼看上去也沒(méi)什么問(wèn)題。根據(jù)迪米特原則，Boss 只想要結(jié)果，不需要跟 Course 產(chǎn)生直接的交流。而 TeamLeader 統(tǒng)計(jì)需要引用 Course 對(duì)象。Boss 和 Course 并不是朋友，從下面的類圖就可以看出來(lái):

下面來(lái)對(duì)代碼進(jìn)行改造: TeamLeader類：

/**
 * @author eamon.zhang
 * @date 2019-09-26 上午9:17
 */
public class TeamLeader {
    public void checkNumberOfCourses() {
        List<Course> courseList = new ArrayList<Course>();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            courseList.add(new Course());
        }
        System.out.println("目前已發(fā)布的課程數(shù)量是:" + courseList.size());
    }
}

Boss 類：

/**
 * @author eamon.zhang
 * @date 2019-09-26 上午9:17
 */
public class Boss {
    public void commandCheckNumber(TeamLeader teamLeader) {
        teamLeader.checkNumberOfCourses();
    }
}

再來(lái)看下面的類圖，Course 和 Boss 已經(jīng)沒(méi)有關(guān)聯(lián)了。

學(xué)習(xí)軟件設(shè)計(jì)原則，千萬(wàn)不能形成強(qiáng)迫癥。碰到業(yè)務(wù)復(fù)雜的場(chǎng)景，我們需要隨機(jī)應(yīng)變。

里氏替換原則

定義

里氏替換原則(Liskov Substitution Principle,LSP)是指如果對(duì)每一個(gè)類型為 T1 的對(duì) 象 o1,都有類型為 T2 的對(duì)象 o2,使得以 T1 定義的所有程序 P 在所有的對(duì)象 o1 都替換成 o2 時(shí)，程序 P 的行為沒(méi)有發(fā)生變化，那么類型 T2 是類型 T1 的子類型。

定義看上去還是比較抽象，我們重新理解一下，可以理解為一個(gè)軟件實(shí)體如果適用一個(gè) 父類的話，那一定是適用于其子類，所有引用父類的地方必須能透明地使用其子類的對(duì)象，子類對(duì)象能夠替換父類對(duì)象，而程序邏輯不變。根據(jù)這個(gè)理解，我們總結(jié)一下:

引申含義：子類可以擴(kuò)展父類的功能，但不能改變父類原有的功能。

1. 子類可以實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法，但不能覆蓋父類的非抽象方法。

2. 子類中可以增加自己特有的方法。

3. 當(dāng)子類的方法重載父類的方法時(shí)，方法的前置條件(即方法的輸入/入?yún)?要比父類 方法的輸入?yún)?shù)更寬松。

4. 當(dāng)子類的方法實(shí)現(xiàn)父類的方法時(shí)(重寫(xiě)/重載或?qū)崿F(xiàn)抽象方法)，方法的后置條件(即 方法的輸出/返回值)要比父類更嚴(yán)格或相等。

示例

在前面講開(kāi)閉原則的時(shí)候埋下了一個(gè)伏筆，我們記得在獲取折后時(shí)重寫(xiě)覆蓋了父類的 getPrice()方法，增加了一個(gè)獲取原價(jià)格的方法 getOriginPrice()，顯然就違背了里氏替換 原則。我們修改一下代碼，不應(yīng)該覆蓋 getPrice()方法，增加 getDiscountPrice()方法:

/**
 * @author eamon.zhang
 * @date 2019-09-25 上午10:36
 */
public class NovelDiscountBook extends NovelBook {
    public NovelDiscountBook(String name, int price, String author) {
        super(name, price, author);
    }

    public double getDiscountPrice(){
        return super.getPrice() * 0.85;
    }
}

使用里氏替換原則有以下優(yōu)點(diǎn):

1. 約束繼承泛濫，開(kāi)閉原則的一種體現(xiàn)。

2. 加強(qiáng)程序的健壯性，同時(shí)變更時(shí)也可以做到非常好的兼容性，提高程序的維護(hù)性、擴(kuò) 展性。降低需求變更時(shí)引入的風(fēng)險(xiǎn)。

現(xiàn)在來(lái)描述一個(gè)經(jīng)典的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，用正方形、矩形和四邊形的關(guān)系說(shuō)明里氏替換原則， 我們都知道正方形是一個(gè)特殊的長(zhǎng)方形，那么就可以創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)方形父類 Rectangle 類:

/**
 * @author eamon.zhang
 * @date 2019-09-26 上午9:59
 */
public class Rectangle {
    private long height;
    private long width;

    public long getHeight() {
        return height;
    }

    public void setHeight(long height) {
        this.height = height;
    }

    public long getWidth() {
        return width;
    }

    public void setWidth(long width) {
        this.width = width;
    }
}

創(chuàng)建正方形 Square 類繼承長(zhǎng)方形:

/**
 * @author eamon.zhang
 * @date 2019-09-26 上午10:01
 */
public class Square extends Rectangle {
    private long length;

    public long getLength() {
        return length;
    }

    public void setLength(long length) {
        this.length = length;
    }

    @Override
    public long getHeight() {
        return super.getHeight();
    }

    @Override
    public void setHeight(long height) {
        super.setHeight(height);
    }

    @Override
    public long getWidth() {
        return super.getWidth();
    }

    @Override
    public void setWidth(long width) {
        super.setWidth(width);
    }
}

在測(cè)試類中創(chuàng)建 resize()方法，根據(jù)邏輯長(zhǎng)方形的寬應(yīng)該大于等于高，我們讓高一直自增， 知道高等于寬變成正方形:

 public static void resize(Rectangle rectangle) {
    while (rectangle.getWidth() >= rectangle.getHeight()) {
        rectangle.setHeight(rectangle.getHeight() + 1);
        System.out.println("width:" + rectangle.getWidth() + ",height:" + rectangle.getHeight());
    }
    System.out.println("resize 方法結(jié)束" +
            "\nwidth:" + rectangle.getWidth() + ",height:" + rectangle.getHeight());
}

測(cè)試代碼:

public static void main(String[] args) {
    Rectangle rectangle = new Rectangle();
    rectangle.setWidth(20);
    rectangle.setHeight(10);
    resize(rectangle);
}

運(yùn)行結(jié)果:

發(fā)現(xiàn)高比寬還大了，在長(zhǎng)方形中是一種非常正常的情況?，F(xiàn)在我們?cè)賮?lái)看下面的代碼， 把長(zhǎng)方形 Rectangle 替換成它的子類正方形 Square，修改測(cè)試代碼:

public static void main(String[] args) {
    Square square = new Square();
    square.setLength(10);
    resize(square);
}

這時(shí)候我們運(yùn)行的時(shí)候就出現(xiàn)了死循環(huán)，違背了里氏替換原則，將父類替換為子類后， 程序運(yùn)行結(jié)果沒(méi)有達(dá)到預(yù)期。因此，我們的代碼設(shè)計(jì)是存在一定風(fēng)險(xiǎn)的。里氏替換原則 只存在父類與子類之間，約束繼承泛濫。我們?cè)賮?lái)創(chuàng)建一個(gè)基于長(zhǎng)方形與正方形共同的 抽象四邊形 Quadrangle 接口:

/**
 * @author eamon.zhang
 * @date 2019-09-26 上午10:12
 */
public interface Quadrangle {
    long getWidth();

    long getHeight();
}

修改長(zhǎng)方形 Rectangle 類:

/**
 * @author eamon.zhang
 * @date 2019-09-26 上午9:59
 */
public class Rectangle implements Quadrangle {
    private long height;
    private long width;

    @Override
    public long getWidth() {
        return width;
    }

    public long getHeight() {
        return height;
    }

    public void setHeight(long height) {
        this.height = height;
    }

    public void setWidth(long width) {
        this.width = width;
    }
}

修改正方形類 Square 類:

/**
 * @author eamon.zhang
 * @date 2019-09-26 上午10:01
 */
public class Square implements Quadrangle {
    private long length;

    public long getLength() {
        return length;
    }

    public void setLength(long length) {
        this.length = length;
    }

    @Override
    public long getWidth() {
        return length;
    }

    @Override
    public long getHeight() {
        return length;
    }
}

此時(shí)，如果我們把 resize()方法的參數(shù)換成四邊形 Quadrangle 類，方法內(nèi)部就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

因?yàn)檎叫?Square 已經(jīng)沒(méi)有了 setWidth()和 setHeight()方法了。因此，為了約束繼承 泛濫，resize()的方法參數(shù)只能用 Rectangle 長(zhǎng)方形。當(dāng)然，我們?cè)诤竺娴脑O(shè)計(jì)模式系列文章中 中還會(huì)繼續(xù)深入講解。

到此，關(guān)于“java設(shè)計(jì)模式七大設(shè)計(jì)原則中的迪米特法則與里氏替換原則介紹”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)?lái)更多實(shí)用的文章！