设计模式（一）-设计原则（1）

六大设计原则

1、单一职责原则

特点： 类和方法属性等，都应当遵守单一职责。尽可能保持统一性，单一性。
含义：
（1）统一性，定义一个模块就必须要符合所有对象的行为特征。比如声明一个 Animal 类，有飞、呼吸等行为。而如果实例化一个动物鱼，则鱼不符合飞的行为特征，也就不满足统一性。
（2）单一性。只做一种事情。比如声明一个文件下载上传的类。在类里面，不仅要实现文件的下载上传，还对文件进行读写的功能等。该类在这过程中做了多件不同的事情，不符合单一职责原则。

优点： 高内聚，修改当前模块对其他模块的影响很低。
缺点： 过度单一，过度细分，就会增加系统的复杂程度。

反例：

    public class Files
    { 
        // 违反单一性：该类处理三种不同的逻辑，分别为接受发送文件、读写文件、连接网络。
        //1.负责接受发送文件
        public void ReveFile() { }
        public void SendFile() { }
        //2.负责读写文件
        public void Write(){}
        public void Read(){}
        // 不具有统一性，如果是 PDF 文件，则不能通过 TXT 记事本来打开。
        public void OpenToTxt(string file) { }

        //3：处理网络的连接
        public void SocketFor(string socketType) {
            //在此方法内，实现了多种不同的逻辑，同样不符合单一职责原则
            /*
            
            //1）.sokcet 绑定
            Socket.Binding();...
            //2）. 检测网络问题
            if (CheckNet.IsNet) setNet else Failed Link.. 
            //3）.更新页面上的网络状态
            Task.Run(=> NetState.Refresh...)...
            
            */
        }

    }

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正例：

    //单一职责：通过 soket 来接受发送文件
    public class HttpsFile
    {
        Sockets socket;
        public void Reve() { }
        public void Send() { }
    }

    //单一职责：读写文件
    public class CustomFile
    {
        public void Write() { }
        public void Read() { }
        public void OpenToTxt(string file) { }
    }

    //单一职责：连接网络
    public class Sockets
    {
        public Sockets(string type) { }
        private void Bingding() { }
        private bool CheckNet() { return true; }
        private void RefreshState() { }
    }
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2、开闭原则

特点： 把类、模块、函数等抽象化，对外扩展，对内不得修改。
含义：用伪代码理解-》

public interface IFile
{
//...不得修改接口内部的代码
}

//所谓对外，就是对实现不同的类进行扩展。
//1.扩展 Word 类,Excel 类...
public class Word:IFile,IReader...
{
//2.扩展新功能 void setOutLine();...
}
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优点： 新加功能不需要对已有的模块进行修改，而是对外扩展来实现。

反例：

    public class OpenFile
    {
        public void OpenToTXT(string fileName)
        {
            Console.Write("Open txt 文件");
        }

        public void OpenToPDFReader(string fileName)
        {
            Console.Write("Open pdf 文件");
        }

        //会潜在新需求
        //比如通过浏览器打开html文件、通过视频软件打开mp4等等
        //......

        //该类违反了开闭原则。一旦有新需求就会对该类进行修改代码。
        //这会影响其他引用该类的代码逻辑

    }
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正例：

    //把打开文件模块抽象化
    public interface IOpenFile
    {
        
       void Open(IFileType fileType);
    }

    //把文件类型模块抽象化
    public interface IFileType
    { 
        String format { get; }
    }

    //修改特征
    public class PDFFormat : IFileType
    {
        public String format { get { return "PDF"; } }
    }

    //修改特征
    public class SQLFormat : IFileType
    {
        public String format { get { return "mdf"; } }
    }

    //修改特征
    public class OpenPDF : IOpenFile
    {
        public void Open(IFileType fileType)
        {
            Console.WriteLine("Opened File is " + fileType.format);
        }
    }

    //扩展新功能
    public class OpenSQL : IOpenFile
    {
        public void Open(IFileType fileType)
        {
            var bstate = linkSqlManager("123");
            if (bstate)
                Console.WriteLine("Opened File is " + fileType.format);
        }

        //新功能：因为查看SQL文件,需要先连接数据库
        private bool linkSqlManager(string pwd)
        {
            string stateStr = pwd == "123" ? "连接成功" : "连接失败";
            bool result = pwd == "123" ? true : false;

            Console.WriteLine(stateStr);
            return result;
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var openPDF = new OpenPDF();
            openPDF.Open(new PDFFormat());
            var openSQL = new OpenSQL();
            openSQL.Open(new SQLFormat());
        }

    }
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3、依赖倒置原则

特点： 依赖于抽象接口，不依赖于具体实现。
依赖性： A类依赖B类，当B类修改或消失时，对A类会影响很大。

符合依赖倒置原则：

• A类作为主调用者，不应该依赖被调用者B类。A类和B类应当都依赖于抽象。即A类依赖于IA接口，B类依赖于IA接口。

**优点：**降低了模块之间的耦合性。

反例：
假如有制造交通工具的工厂，根据车的型号来生产一辆车。

    public class Factory
    {
    //Factory 类依赖 Vehicle 类，
    //当 Vehicle 内部被修改时或者消失掉，将会影响到 Factory 类的 make 方法
        public void make(Vehicle v) {
            Console.WriteLine(v.model + v.color);
        }
    }

//如果工厂需要同时制造一辆自行车和汽车时，则生产的需求就不同了。
//在这样的情况下，会修改Vehicle 类，会可能影响这两种车的制造。
//比如汽车需要设计安全带，自行车需要车篮。

    public class Vehicle
    {
        public string model { get; private set; }
        public string color { get; private set; }

        public Vehicle(string model, string color)
        {
            this.model = model; this.color = color;
        }
    }
    
class Program
{
static void Main(string args)
{
     Vehicle v = new Vehicle("奥迪","黑色");
     Factory factory = new Factory();
     factory.make(v);
}
}

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正例：

（1）定义设计交通工具的接口：

    //设计交通工具抽象化，作为父接口
    public interface IVehicle
    {
        string Model { get; }//车类型
        string AppearColor { get; }//外观颜色
        string Design();//设计工作
    }

    //设计自行车抽象化，继承 IVehicle
    public interface IBicycle : IVehicle
    {
        string Basket { get; }//车篮
    }

    //设计汽车抽象化，继承 IVehicle
    public interface ICar : IVehicle
    {
        string Safetybelt { get;}//安全带
    }
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（2）实现交通工具的接口：

    public class Car: ICar
    {
        private string _model;
        public string Model { get { return _model; } }
        private string _safetybelt;
        public string Safetybelt { get { return _safetybelt; } }

        public Car(sstring model, string safetybelt)
        {
            _model = model;
            _safetybelt = safetybelt;
        }

        public string Design()
        {
            return Model + Safetybelt;
        }

    }

    public class Bicycle : IBicycle
    {
        private string _model;
        public string Model { get { return _model; } }
        private string _basket;
        public string Basket { get { return _basket; } }

        public Bicycle(string model, string basket)
        {
            _model = model;
            _basket = basket;
        }

        public string Design()
        {
            return  Model + Basket;
        }

    }

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（3）定义工厂的接口：

   public interface IFactory
    {
        string who();
    }
    
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（4）实现工厂的接口：

    public class CarFactory : IFactory
    {
        public string who()
        {
            return "汽车制造商";
        }
    }

    public class BicycleFactory : IFactory
    {
        public string who()
        {
            return "自行车制造商";
        }
    }

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（5）中间类用来处理 IVehicle 接口（父接口） 和 IFactory 接口：

    public class Maker
    {
    //由于传入参数为原始（父接口）的接口类型，不管外面传入的实现类是什么，将来会修改成什么样子
    //只要实现类依赖于这些接口，就不会影响到该类执行的代码逻辑。
        public void Work(IFactory factory, IVehicle vehicle)
        {
            Console.WriteLine(factory.who() + vehicle.Design());
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Maker maker = new Maker();

            CarFactory carFactory = new CarFactory();
            Car car = new Car("奥迪", "三点式安全带");
            maker.Work(carFactory, car);

            BicycleFactory bicycleFactory = new BicycleFactory();
            Bicycle bicycle = new Bicycle("欧拜克","灰色车篮");
            maker.Work(bicycleFactory, bicycle);
            
            //工厂类和交通工具类在各自内部之间不存在互相依赖，不存在调用和被调用的关系。
            //这样就降低了模块之间的耦合性。
            //maker 作为中间类，Work 方法也只是依赖了接口，而并非实现类。
        }

    }

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4、里氏替换原则

特点： 定义一个父类，其子类就必须完全继承父类的所有特征。这样父类替换成子类后，也不会有任何变化。

反例：

    public abstract class Vehicle
    {
        public abstract void Driver();
    }

    public class Car : Vehicle
    {
        public override void Driver(){}
    }

//把 父类 Vehicle 可以替换成 Car 类来使用，完全不会影响。因为 Car 继承了 Driver 方法。
//但是如果自行车 Bicycle 继承于 Vehicle，问题就来了。
    public class Bicycle: Vehicle
    {
    //继承 Driver 方法显然是不合理的，自行车是骑的，而不是开的
        public override void Driver() { }
    }
    
// 也就是说，Bicycle 类没有完全可以实现 Vehicle 里的所有方法属性等。
//所以违反了里氏替换原则
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正例：

  public abstract class Vehicle
    {
        public abstract void Move();
    }

public class Car: Vehicle
    {
        public override void Move() { Console.Write("Driver");}
    }
    
public class Bicycle: Vehicle
    {
        public override void Move() { Console.Write("By Bike");}
    }

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5、接口隔离原则

特点：定义一个接口时，不能定义一些不需要的方法属性等。应当要建立在最小的接口上。（接口里的所有特征应当都要被用于实现类上）

反例：

    public interface IAnimal
    {
        void Eat();
        void Talk();
        void Look();
        void Fly();
        void Run();
        void Play();
        //还有其他行为......
    }

    public class Cat: IAnimal
    {
        public void Eat() { Console.WriteLine("吃鱼"); }
        public void Talk() { Console.WriteLine("喵！"); }
        public void Look() { Console.WriteLine("眨眼"); }
        public void Fly() { Console.WriteLine("..."); }
        public void Run() { Console.WriteLine("跑"); }
        public void Play() { Console.WriteLine("啃纸皮"); }
        //还有其他行为......

        //问题1：猫不会飞，自然不要有这样的一种行为出现。即Fly 方法不应该出现。
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
        //问题2：Cat 依赖 IAnimal接口后，只看到了猫在玩耍的一种行为。
        //而其他那些行为，可以说是基本上没什么用了。
            Cat cat = new Cat();
            cat.Play();
        }
    }

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反例2：

//如果把 Animal 接口进一步拆分成：
    public interface IMouth
    {
        void Eat();
        void Talk();
    }

    public interface IEar
    {
        void Look();
    }

    public interface Iwing
    {
        void Fly();
        void Swim();
    }

    public interface IFoot
    {
        void Run();
        void walk();
        void Climb();
    }
    
//同样也是违反了接口隔离原则，因为比如：
//Iwing 有 飞和游泳的特征。鱼儿可以用翅膀游泳，小鸟可以扇动翅膀飞翔。
//但是鱼儿不能飞，一些小鸟不能游泳。

//显然不满足这个条件：
//接口里的所有特征应当都要被用于实现类上
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正例：

//拆分成最小的接口
public interface IEat
    {
        void Eat();
    }

    public interface IPlay
    {
        void Play();
    }

    public class Cat:IEat, IPlay
    {
        public void Eat() { Console.WriteLine("猫在吃鱼干"); }
        public void Play() { Console.WriteLine("猫在啃纸皮"); }
    }

//解决1：Eat 和 Play 是猫的行为特征，都是需要的。
//解决2：只定义接口 IEat 和 IPlay，是最小的接口，节省了很多不必要的行为。
//如果有新的需求，猫要喵喵叫，就直接再定义一个“叫”行为的接口。
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6、迪米特法则（最少知识原则）

原则1： 减少模块与模块之间的依赖性。比如模块 A 和模块 B 互相依赖，模块C和B互相依赖，而 C 跟 A 没有关系。C 里没有 A的存在，反之亦然。

原则2： 降低模块与模块之间的耦合性。比如 A 被 B 调用，A 类存在于 B 类里。但是 A 的部分成员都设置为私有，不能访问 A 类 的私有成员， B 类只能访问 A类的公有成员。
（public、private 等访问机制，要根据情况合理设定，不要滥用）

优点： 减少模块间的依赖，降低模块间的耦合性。提高代码的复用率。

反例：
根据以上ABC类描述的，数据分析师类作为 C 类，数据管理员类作为 B 类，顾客类作为 A 类。

假定以下代码没有遵循原则1 和原则2：

• 违反原则1：C 类能够直接对A类操作，A存在于C类。
• 违反原则2：A 类的一些pwd、isVIP等重要成员以 public 对外开放，导致外部类可以轻易修改这些成员的逻辑。

    //顾客
    public class Customer
    {
        public string pwd;
        public bool isVIP;
        public string name { get; private set; }
    }
    
//数据分析师
    public class DataAnalyst
    {
        // DataAnalyst 和 Customer 存在依赖关系。
        //如果 Customer 逻辑被修改，则会影响到 DataAnalyst。
        public void GetCustomersData(DataManager manager)
        {
            var customers = manager.GetCustomers();
            var count = customers.Count;
            //如果 isVIP 字段访问改成 private，则会报错。
            var vip = customers[0].isVIP;
        }
    }

    //数据管理员
    public class DataManager
    {
        private List<Customer> Customers;
        public List<Customer> GetCustomers() { return Customers; }
    }


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正例：

    //顾客
    //私有变量限制 DataManager 对 Customer的操作范围
    public class Customer
    {
        private string pwd;

        private bool _isVIP;
        private bool isVIP { get { return _isVIP; } }

        public string name { get; private set; }

        public void setVip(bool isvip)
        {
            _isVIP = isvip;
        }
    }

    //数据分析师
    //只需要通过 DataManager 间接获取 Customer 的一些信息。
    //保证了 DataAnalyst 和 Customer 不存在依赖关系。
    //Customer 即便修改了代码逻辑，也影响不了 DataAnalyst。
    public class DataAnalyst
    {
        public void GetCustomersData(DataManager manager)
        {
            var count = manager.GetCustomerCount();
        }
    }

    //数据管理员
    public class DataManager
    {
        private List<Customer> Customers;
        private void setVip(int index) { Customers[index].setVip(true); }

        public int GetCustomerCount() { return Customers.Count; }
      
    }

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