【Java设计模式 经典设计原则】 八 经典设计原则小结

说起来设计原则的第一篇是在6月份，之后7、8月因为工作比较忙基本都没怎么学习，9月份才又赶上来了，这段时间基于极客时间的《设计模式之美》重新学习了下经典设计原则，收获认知提升颇多。这里对这一阶段的经典设计原则的学习和重点进行一个小结。

经典设计原则博客目录

话不多说，对这段时间学习的七篇设计原则进行总结

这其中涉及到不少知识点，总体总结在这里：

左侧的5 个设计原则组成的SOLID，它们分别是：SRP单一职责原则（the single responsibility principle ）、OCP开闭原则（the open closed principle）、LSP里氏替换原则（the liskov substitution principle）、ISP接口隔离原则（the interface segregation principle）、DIP依赖反转原则（the dependency inversion principle）

经典设计原则重点内容

接下来回顾一下这些设计原则学习过程中的重点

SRP单一职责原则

以下内容为我认为认知得到加深的内容：

SRP单一职责原则的定义是什么

一个类或者模块只负责完成一个职责（或者功能），也就是说，不要设计大而全的类，要设计粒度小、功能单一的类。换个角度来讲就是，一个类包含了两个或者两个以上业务不相干的功能，那我们就说它职责不够单一，应该将它拆分成多个功能更加单一、粒度更细的类

SRP原则解决什么问题

单一职责原则的目标是设计粒度小、功能单一的类，从类自身功能角度出发考虑。通过重构类的功能实现代码高内聚（功能相关高内聚）、促进代码低耦合（功能无关低耦合），提高代码的可复用性、可读性、可维护性

如何实现SRP原则

主观上依据当前场景合理拆分，开始设计要尽量避免过度设计，因为根本不知道业务未来会发展成什么样，能做的最好只是提前预留好扩展点，静候业务发展然后实时做出调整，可以先写一个粗粒度的类，满足业务需求。随着业务的发展，如果粗粒度的类越来越庞大，代码越来越多，可以将这个粗粒度的类，拆分成几个更细粒度的类。这就是所谓的持续重构

客观上可以参照如下几个标准，下面这几条判断原则，比起很主观地去思考类是否职责单一，要更有指导意义、更具有可执行性：

• 类中的代码行数、函数或属性过多，会影响代码的可读性和可维护性，我们就需要考虑对类进行拆分； 从另一个角度来看，当一个类的代码，可读性非常差，实现某个功能时不知道该用哪个函数，想用哪个函数翻半天都找不到了，只用到一个小功能要引入整个类（类中包含很多无关此功能实现的函数）的时候，这就说明类的行数、函数、属性过多了
• 类依赖的其他类过多，或者依赖类的其他类过多（被其它类使用），不符合高内聚、低耦合的设计思想，我们就需要考虑对类进行拆分；
• 私有方法过多，我们就要考虑能否将私有方法独立到新的类中，设置为 public 方法，供更多的类使用，从而提高代码的复用性；
• 比较难给类起一个合适名字，很难用一个业务名词概括，或者只能用一些笼统的 Manager、Context 之类的词语来命名，这就说明类的职责定义得可能不够清晰；
• 类中大量的方法都是集中操作类中的某几个属性，比如，在 UserInfo 例子中，如果一半的方法都是在操作 address 信息，那就可以考虑将这几个属性和对应的方法拆分出来。

有了主观重构意识再加上客观条件判断能帮助我们写出符合SRP的代码

OCP开闭原则

以下内容为我认为认知得到加深的内容：

OCP开闭原则的定义是什么

软件实体（模块、类、方法等）应该对扩展开放、对修改关闭。详细表述就是，添加一个新的功能应该是，在已有代码基础上扩展代码（新增模块、类、方法等），而非修改已有代码（修改模块、类、方法等）

对于方法的扩展是对于类的修改，这样不满足OCP么

• 同样一个代码改动，在粗代码粒度下，被认定为修改，在细代码粒度下，又可以被认定为扩展。改动一添加属性和方法相当于修改类，在类这个层面，这个代码改动可以被认定为修改；但这个代码改动并没有修改已有的属性和方法，在方法（及其属性）这一层面，它又可以被认定为“扩展”。那么该如何衡量呢？抓住一个原则就可以了：只要它没有破坏原有的代码的正常运行，没有破坏原有的单元测试，它就符合OCP

OCP规定代码一行都不能改么

• 添加一个新功能，不可能任何模块、类、方法的代码都不“修改”，这个是做不到的。类需要创建、组装、并且做一些初始化操作，才能构建成可运行的的程序，这部分代码的修改是在所难免的。我们要做的是尽量让修改操作更集中、更少、更上层，尽量让最核心、最复杂的那部分逻辑代码满足开闭原则

写代码越OCP越好么

• 写OCP的代码成本比非OCP的高，逻辑也更负责，读起来更费劲，有些时候代码的扩展性会跟可读性相冲突。对于一些比较确定的、短期内可能就会扩展，或者需求改动对代码结构影响比较大的情况，或者实现成本不高的扩展点，在编写代码的时候之后，可以事先做些扩展性设计。但对于一些不确定未来是否要支持的需求，或者实现起来比较复杂的扩展点，可以等到有需求驱动的时候，再通过重构代码的方式来支持扩展的需求

OCP原则解决什么问题

OCP的目标就是提高代码的可扩展性，23种设计模式大多数也是这个目标，所以说OCP非常重要

如何实现OCP原则

主观上要具备扩展意识、抽象意识、封装意识 ，具体的方法论则是：多态、依赖注入、基于接口而非实现编程，以及大部分的设计模式（比如，装饰、策略、模板、职责链、状态等）

LSP里氏替换原则

以下内容为我认为认知得到加深的内容：

LSP里氏替换原则的定义是什么

子类对象（object of subtype/derived class）能够替换程序（program）中父类对象（object of base/parent class）出现的任何地方，并且保证原来程序的逻辑行为（behavior）不变及正确性不被破坏。

LSP原则解决什么问题

用来指导继承关系中子类该如何设计 ，子类的设计要保证在替换父类的时候，不改变原有程序的逻辑及不破坏原有程序的正确性，保证父子关系更加稳定健壮，通常用于指导框架版本向后兼容增强而不改变原有功能的设计。搭配【基于接口而非实现编程】使用效果最佳

如何实现LSP原则

子类在设计的时候，要遵守父类的行为约定（或者叫协议）。父类定义了函数的行为约定，那子类可以改变函数的内部实现逻辑，但不能改变函数原有的行为约定。这里的行为约定包括：函数声明要实现的功能；对输入、输出、异常的约定；甚至包括注释中所罗列的任何特殊说明。实际上，定义中父类和子类之间的关系，也可以替换成接口和实现类之间的关系

ISP接口隔离原则

以下内容为我认为认知得到加深的内容：

ISP接口隔离原则的定义是什么

客户端不应该被强迫依赖它不需要的接口。其中的客户端，可以理解为接口的调用者或者使用者，这里的接口不仅指Java里的接口类，实际上它有三种含义： 一组 API 接口或方法集合； 单个 API 接口或方法； OOP 中的接口概念

SRP和ISP都是降低代码依赖耦合，区别是什么

• 通过拆分方法让代码粒度变细的方式，ISP和SRP有点类似，不过稍微还是有点区别。单一职责原则针对的是模块、类、接口的设计。而接口隔离原则相对于单一职责原则，一方面它更侧重于接口的设计，另一方面它的思考的角度不同。它提供了一种判断接口是否职责单一的标准：通过调用者如何使用接口来间接地判定。如果调用者只使用部分接口或接口的部分功能，那接口的设计就不够职责单一。也就是说ISP的判定更为主观一些。

ISP原则解决什么问题

解决代码的无用依赖问题，指导接口的设计，让接口的功能更内聚单一，让调用方和接口直接的耦合度降低，提升接口的可复用性、可读性、可维护性

如何实现ISP原则

• 接口是【一组 API 接口或方法集合】：调用者的角度出发：如果部分接口只被部分调用者使用，那我们就需要将这部分接口隔离出来，单独给对应的调用者使用，而不是强迫其他调用者也依赖这部分不会被用到的接口
• 接口是【单个 API 接口或方法】：调用者的角度出发：函数的设计要功能单一，不要将多个不同的功能逻辑在一个函数中实现
• 接口是【OOP 中的接口概念】：使用者和调用者的角度出发：那接口的设计要尽量单一，不要让接口的实现类和调用者，依赖不需要的接口函数

DIP依赖反转原则

以下内容为我认为认知得到加深的内容：

DIP依赖反转原则的定义是什么

高层模块（high-level modules）不要依赖低层模块（low-level）。高层模块和低层模块应该通过抽象（abstractions）来互相依赖。除此之外，抽象（abstractions）不要依赖具体实现细节（details），具体实现细节（details）依赖抽象（abstractions），所谓高层模块和低层模块的划分，简单来说就是，在调用链上，调用者属于高层，被调用者属于低层

所谓反转并不是指反过来低层要依赖高层，而是二者都依赖抽象，这里的反转指的是原本高层依赖低层，在DIP下实际上是规范低层次模块的设计。低层次模块提供的接口要足够的抽象、通用，在设计时需要考虑高层次模块的使用种类和场景。明明是高层次模块要使用低层次模块，对低层次模块有依赖性。现在反而低层次模块需要根据高层次模块来设计，出现了「倒置」的显现

DIP原则解决什么问题

DIP用来指导框架设计，框架是高层，我们写的代码是低层，我们要按照通用的约定实现自己的底层代码，以满足高层的调用需求。例如：

• JVM是高层模块，我们编写的Java代码是底层模块。JVM和Java代码没有直接的依赖关系，两者都依赖同一个抽象，也就是class字节码。字节码不依赖具体的JVM虚拟机和Java语言，而JVM虚拟机和Java依赖字节码规范。 这样做的好处就是JVM与Java高度解耦，Java语言可以替换成Groovy、Kotlin，只要能编译为字节码，符合虚拟机的执行规范
• Tomcat 是运行 Java Web 应用程序的容器。我们编写的 Web 应用程序代码只需要部署在 Tomcat 容器下，便可以被 Tomcat 容器调用执行。Tomcat 就是高层模块，我们编写的 Web 应用程序代码就是低层模块。Tomcat 和应用程序代码之间并没有直接的依赖关系，两者都依赖同一个“抽象”，也就是 Servlet 规范。Servlet 规范不依赖具体的 Tomcat 容器和应用程序的实现细节，而 Tomcat 容器和应用程序依赖 Servlet 规范

如何实现DIP原则

如果我们编写框架，就得让框架依赖的抽象规范明确，基于抽象而非实现编程；如果我们编写实现代码，要想让框架或者容器能调用我们的实现方法实现功能，我们就得依赖满足高层运行功能抽象规范去写自己的实现，也就是按照约定编程。

KISS保持简单原则

以下内容为我认为认知得到加深的内容：

KISS保持简单原则的定义是什么

KISS原则：Keep It Simple and Stupid。翻译成中文就是：尽量保持简单，这里的简单并不是代码行数越少就越简单，还要考虑逻辑复杂度、实现难度、代码的可读性，还有一点就是本身就复杂的问题，用复杂的方法解决，并不违背 KISS 原则

KISS原则解决什么问题

KISS 原则是保持代码可读和可维护的重要手段。代码足够简单，也就意味着很容易读懂，bug 比较难隐藏。即便出现 bug，修复起来也比较简单。

如何实现KISS原则

KISS原则其实本来就比较主观，不过还是有一些验证方式的：

1. 不要使用同事可能不懂的技术来实现代码。例如复杂的正则表达式，还有一些编程语言中过于高级的语法等。如果想用，培训一下大家
2. 不要重复造轮子，要善于使用已经有的工具类库。经验证明，自己去实现这些类库，出 bug 的概率会更高，维护的成本也比较高。
3. 不要过度优化。不要过度使用一些奇技淫巧（比如，位运算代替算术运算、复杂的条件语句代替 if-else、使用一些过于底层的函数等）来优化代码，牺牲代码的可读性。

主观验证的方式就是代码CR，让大家看看是否满足。

YAGNI勿过度设计原则

以下内容为我认为认知得到加深的内容：

YAGNI勿过度设计原则的定义是什么

不要去设计当前用不到的功能；不要去编写当前用不到的代码。实际上，这条原则的核心思想就是：不要做过度设计，当然这并不意味着我们不要预留代码扩展点

YAGNI原则解决什么问题

防止项目中代码冗余，防止降低代码的可读性和可维护性

如何实现YAGNI原则

感觉未来要实现的地方，预留扩展点，先不要实现。

DRY勿重复编码原则

以下内容为我认为认知得到加深的内容：

DRY勿重复编码原则的定义是什么

就是字面意思：不要写重复的代码。但这里的重复有不同的含义，包括：实现逻辑重复（代码写重复了）、功能语义重复（方法的用处相同）、代码逻辑重复（方法内代码块重复执行）

DRY原则可以提升代码的复用性么？

• 代码复用表示一种行为：我们在开发新功能的时候，尽量复用已经存在的代码。代码的可复用性表示一段代码可被复用的特性或能力：我们在编写代码的时候，让代码尽量可复用，DRY原则是一条原则要保证的是不要写重复的代码，但并不意味着DRY就提高了代码的可复用性

如何提高代码复用性

1. 减少代码耦合，对于高度耦合的代码，当希望复用其中的一个功能，想把这个功能的代码抽取出来成为一个独立的模块、类或者函数的时候，往往会发现牵一发而动全身。移动一点代码，就要牵连到很多其他相关的代码。所以，高度耦合的代码会影响到代码的复用性，要尽量减少代码耦合。
2. 满足单一职责原则，如果职责不够单一，模块、类设计得大而全，那依赖它的代码或者它依赖的代码就会比较多，进而增加了代码的耦合。根据上一点，也就会影响到代码的复用性。相反，越细粒度的代码，代码的通用性会越好，越容易被复用。
3. 模块化，模块不单单指一组类构成的模块，还可以理解为单个类、函数。要善于将功能独立的代码，封装成模块。独立的模块就像一块一块的积木，更加容易复用，可以直接拿来搭建更加复杂的系统。
4. 业务与非业务逻辑分离，越是跟业务无关的代码越是容易复用，越是针对特定业务的代码越难复用。所以，为了复用跟业务无关的代码，需要将业务和非业务逻辑代码分离，抽取成一些通用的框架、类库、组件等。
5. 通用代码下沉，从分层的角度来看，越底层的代码越通用、会被越多的模块调用，越应该设计得足够可复用。一般情况下，在代码分层之后，为了避免交叉调用导致调用关系混乱，通常只允许上层代码调用下层代码及同层代码之间的调用，杜绝下层代码调用上层代码。所以，通用的代码我们尽量下沉到更下层。
6. 继承、多态、抽象、封装，利用继承，可以将公共的代码抽取到父类，子类复用父类的属性和方法。利用多态，可以动态地替换一段代码的部分逻辑，让这段代码可复用。除此之外，抽象和封装，从更加广义的层面、而非狭义的面向对象特性的层面来理解的话，越抽象、越不依赖具体的实现，越容易复用。代码封装成模块，隐藏可变的细节、暴露不变的接口，就越容易复用。
7. 应用模板等设计模式，一些设计模式，也能提高代码的复用性。比如，模板模式利用了多态来实现，可以灵活地替换其中的部分代码，整个流程模板代码可复用。

DRY原则解决什么问题

减少项目中的重复功能代码，提高代码的可读性和可维护性

如何实现DRY原则

实现逻辑重复，但功能语义不重复的代码，并不违反 DRY 原则，可以通过更细粒度的SRP改造来去除重复代码。实现逻辑不重复，但功能语义重复的代码，也算是违反 DRY 原则。除此之外，代码执行重复也算是违反 DRY 原则，后边这两种情况需要通过重构去除重复功能方法、逻辑代码块以及重构来满足DRY

LOD迪米特最小知道法则

以下内容为我认为认知得到加深的内容：

LOD迪米特最小知道法则的定义是什么

每个模块（unit）只应该了解那些与它关系密切的模块的有限知识（knowledge）也即每个模块只和自己的朋友说话，不和陌生人说话，不该有直接依赖关系的类之间，不要有依赖；有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口（也就是定义中的“有限知识”）

LOD迪米特法则解决什么问题

让代码尽量高内聚，低耦合，重点侧重低耦合，设计类间关系时要多加小心，防止过度依赖。目的也是提高代码的可读性和可维护性

如何实现LOD法则

• 不该有直接依赖关系的类之间，不要有依赖。可以通过调整方法，例如依赖的类有5个属性只用到其中2个，那么方法不要传入整个依赖类，而是把这两个属性提出来当做参数
• 有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口。可以通过ISP隔离接口，然后通过基于接口而非实现的方式将依赖注入，这样就能只依赖必要接口了。

经典设计原则横向对比

这里对所有涉及到的原则和法则做一个横向总结，这里的接口指OOP中的接口或抽象类。

总结一下

其实无论是SOLID、还是KISS、YAGNI、DRY以及LOD，都是服务于写出高质量代码。简单而言就是写出：可维护性、可读性、可扩展性、灵活性、简洁性（简单、复杂）、可复用性、可测试性强的高质量代码。可读性、可维护性的一个基本设计就是写出高内聚、低耦合的代码，其中SRP服务于高内聚，ISP和LOD服务于低耦合。毋庸置疑OCP服务于代码的扩展性，LSP和DIP场景就比较具体了：LSP用于指导父子关系设计，DIP用于指导框架设计。而KISS、YAGNI以及DRY都是从代码的整体视角去告诉我们写代码要尽量简单明了，不要写现在没用或重复的代码，这样代码的可读性和可维护性才高。