1、单一设计原则(Single Responsibility Principle)
1.1 定义
通俗的说,即一个类应该只负责一项职责。如类A负责两个不同职责:职责1,职责2。当职责1需求变更而改变A时,可能造成职责2执行错误,所以需要将类A的粒度分解成A1,A2。
1.2 应用实例
1) 方案一
public class SingleResponsibility1 {public static void main(String[] args) {Vehicle vehicle = new Vehicle();vehicle.run("摩托车");vehicle.run("汽车");vehicle.run("飞机");}}// 方式1// 1. 在方式1 的run方法中,违反了单一职责原则// 2. 解决的方案非常的简单,根据交通工具运行方法不同,分解成不同类即可class Vehicle {public void run(String vehicle) {System.out.println(vehicle + " 在公路上运行....");}}
2)方案二
public class SingleResponsibility2 {public static void main(String[] args) {RoadVehicle roadVehicle = new RoadVehicle();roadVehicle.run("摩托车");roadVehicle.run("汽车");AirVehicle airVehicle = new AirVehicle();airVehicle.run("飞机");}}//方案2的分析//1. 遵守单一职责原则//2. 但是这样做的改动很大,即将类分解,同时修改客户端//3. 改进:直接修改Vehicle 类,改动的代码会比较少=>方案3class RoadVehicle {public void run(String vehicle) {System.out.println(vehicle + "公路运行");}}class AirVehicle {public void run(String vehicle) {System.out.println(vehicle + "天空运行");}}class WaterVehicle {public void run(String vehicle) {System.out.println(vehicle + "水中运行");}}
3) 方案3
public class SingleResponsibility3 {public static void main(String[] args) {Vehicle2 vehicle2 = new Vehicle2();vehicle2.run("汽车");vehicle2.runWater("轮船");vehicle2.runAir("飞机");}}//方式3的分析//1. 这种修改方法没有对原来的类做大的修改,只是增加方法//2. 这里虽然没有在类这个级别上遵守单一职责原则,但是在方法级别上,仍然是遵守单一职责class Vehicle2 {public void run(String vehicle) {//处理System.out.println(vehicle + " 在公路上运行....");}public void runAir(String vehicle) {System.out.println(vehicle + " 在天空上运行....");}public void runWater(String vehicle) {System.out.println(vehicle + " 在水中行....");}//方法2.//..//..//...}
1.3 注意事项和细节
- 降低类的复杂度,一个类负责一项职责。
- 提高类的可读性,可维护性。
- 降低变更引起的风险。
- 通常情况下,我们应当遵守单一职责原则,只有逻辑足够简单,才可以在代码级违反单一职责原则;只有类中方法数量足够少,可以在方法级别保持单一职责原则。
2、接口隔离原则(Interface Segregation Principle)
2.1 定义
客户端不应该依赖它不需要的接口,即一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口。
2.2 应用实例

interface Interface1 {void operation1();void operation2();void operation3();void operation4();void operation5();}class B implements Interface1 {public void operation1() {System.out.println("B 实现了 operation1");}public void operation2() {System.out.println("B 实现了 operation2");}public void operation3() {System.out.println("B 实现了 operation3");}public void operation4() {System.out.println("B 实现了 operation4");}public void operation5() {System.out.println("B 实现了 operation5");}}class D implements Interface1 {public void operation1() {System.out.println("D 实现了 operation1");}public void operation2() {System.out.println("D 实现了 operation2");}public void operation3() {System.out.println("D 实现了 operation3");}public void operation4() {System.out.println("D 实现了 operation4");}public void operation5() {System.out.println("D 实现了 operation5");}}class A { //A 类通过接口Interface1 依赖(使用) B类,但是只会用到1,2,3方法public void depend1(Interface1 i) {i.operation1();}public void depend2(Interface1 i) {i.operation2();}public void depend3(Interface1 i) {i.operation3();}}class C { //C 类通过接口Interface1 依赖(使用) D类,但是只会用到1,4,5方法public void depend1(Interface1 i) {i.operation1();}public void depend4(Interface1 i) {i.operation4();}public void depend5(Interface1 i) {i.operation5();}}
上面代码问题:类A通过接口Interface1依赖类B,类C通过接口Interface1依赖D,如果接口Interface1对于类A和类C来说不是最小接口,那么类B和类D必须去实现他们不需要的方法。
改进方案:将接口Interface1拆分为独立的几个接口,类A和类C分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则。

// 接口1interface Interface1 {void operation1();}// 接口2interface Interface2 {void operation2();void operation3();}// 接口3interface Interface3 {void operation4();void operation5();}class B implements Interface1, Interface2 {public void operation1() {System.out.println("B 实现了 operation1");}public void operation2() {System.out.println("B 实现了 operation2");}public void operation3() {System.out.println("B 实现了 operation3");}}class D implements Interface1, Interface3 {public void operation1() {System.out.println("D 实现了 operation1");}public void operation4() {System.out.println("D 实现了 operation4");}public void operation5() {System.out.println("D 实现了 operation5");}}class A { // A 类通过接口Interface1,Interface2 依赖(使用) B类,但是只会用到1,2,3方法public void depend1(Interface1 i) {i.operation1();}public void depend2(Interface2 i) {i.operation2();}public void depend3(Interface2 i) {i.operation3();}}class C { // C 类通过接口Interface1,Interface3 依赖(使用) D类,但是只会用到1,4,5方法public void depend1(Interface1 i) {i.operation1();}public void depend4(Interface3 i) {i.operation4();}public void depend5(Interface3 i) {i.operation5();}}
2.3 注意事项和细节
- 接口尽量小,但是要有限度。对接口进行细化可以提高程序设计灵活是不挣的事实,但是如果过小,则会造成接口数量过多,使设计复杂化。所以一定要适度。
- 为依赖接口的类定制服务,只暴露给调用的类它需要的方法,它不需要的方法则隐藏起来。只有专注地为一个模块提供定制服务,才能建立最小的依赖关系。
- 提高内聚,减少对外交互,使接口用最小的方法去完成最多的事情。
2.4 单一职责原理VS接口隔离原则
- 单一职责原则注重的是职责;而接口隔离原则注重对接口依赖的隔离。
- 单一职责原则主要是约束类,其次才是接口和方法,它针对的是程序中的实现和细节;而接口隔离原则主要约束接口,主要针对抽象,针对程序整体框架的构建。
3、依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)
3.1 定义
- 高层模块(调用者)不应该依赖低层模块(被调用者),二者都应该依赖其抽象。
- 抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象。
- 依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程。
- 依赖倒转原则是基于这样的设计理念:相对于细节的多变性,抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建的框架比细节为基础的框架要稳定的多。在java中,抽象指的是接口和抽象类,细节就是具体的实现类。
- 使用接口和抽象类的目的是制定好规范,而不涉及任何具体的操作,把展现细节的任务交给它们的实现类去完成。
3.2 应用实例
public class DependecyInversion {public static void main(String[] args) {Person person = new Person();person.receive(new Email());}}class Email {public String getInfo() {return "电子邮件信息: hello,world";}}//完成Person接收消息的功能//方式1分析//1. 简单,比较容易想到//2. 如果我们获取的对象是 微信,短信等等,则新增类,同时Perons也要增加相应的接收方法//3. 解决思路:引入一个抽象的接口IReceiver, 表示接收者, 这样Person类与接口IReceiver发生依赖// 因为Email, WeiXin 等等属于接收的范围,他们各自实现IReceiver 接口就ok, 这样我们就符号依赖倒转原则class Person {public void receive(Email email ) {System.out.println(email.getInfo());}}
依赖倒转改进方案:
public class DependecyInversion {public static void main(String[] args) {//客户端无需改变Person person = new Person();person.receive(new Email());person.receive(new WeiXin());}}//定义接口interface IReceiver {public String getInfo();}class Email implements IReceiver {public String getInfo() {return "电子邮件信息: hello,world";}}//增加微信class WeiXin implements IReceiver {public String getInfo() {return "微信信息: hello,ok";}}//方式2class Person {//这里我们是对接口的依赖public void receive(IReceiver receiver ) {System.out.println(receiver.getInfo());}}
3.3 传递依赖关系的方式
3.3.1 三种方式
- 接口传递。
- 构造方式传递。
- setter方法传递。
3.3.2 应用案例
public class DependencyPass {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubChangHong changHong = new ChangHong();// OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();// openAndClose.open(changHong);//通过构造器进行依赖传递// OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose(changHong);// openAndClose.open();//通过setter方法进行依赖传递OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();openAndClose.setTv(changHong);openAndClose.open();}}// 方式1: 通过接口传递实现依赖// 开关的接口// interface IOpenAndClose {// public void open(ITV tv); //抽象方法,接收接口// }//// interface ITV { //ITV接口// public void play();// }//// class ChangHong implements ITV {//// @Override// public void play() {// // TODO Auto-generated method stub// System.out.println("长虹电视机,打开");// }//// }//// 实现接口// class OpenAndClose implements IOpenAndClose{// public void open(ITV tv){// tv.play();// }// }// 方式2: 通过构造方法依赖传递// interface IOpenAndClose {// public void open(); //抽象方法// }// interface ITV { //ITV接口// public void play();// }// class OpenAndClose implements IOpenAndClose{// public ITV tv; //成员// public OpenAndClose(ITV tv){ //构造器// this.tv = tv;// }// public void open(){// this.tv.play();// }// }// 方式3 , 通过setter方法传递interface IOpenAndClose {public void open(); // 抽象方法public void setTv(ITV tv);}interface ITV { // ITV接口public void play();}class OpenAndClose implements IOpenAndClose {private ITV tv;public void setTv(ITV tv) {this.tv = tv;}public void open() {this.tv.play();}}class ChangHong implements ITV {@Overridepublic void play() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("长虹电视机,打开");}}
3.4 注意事项和细节
- 底层模块尽量都要有抽象类和接口,或者两者都有,程序稳定性更好。
- 变量的声明类型尽量是抽象类或接口,这样我们的变量引用和实际对象间,就存在一个缓冲层,利于程序扩展和优化。
- 继承是遵循里氏替换原则。
4、里氏替换原则(Liskov Substition Principle)
4.1 OO(Object Oriented)中继承性说明
- 继承性包含这样一层含义:父类中凡事已经实现好的方法,实际上是在设定规范和契约,虽然它不强制要求所有的子类必须遵循这些契约,但是子类对这些已经实现的方法任意修改,就会对整个继承体系造成破坏。
- 继承在给程序设计带来便利的同时,也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性,程序的可移植性降低,增加对象间的耦合性,如果一个类被其他的类继承,则当这个类需要修改时,必须考虑到所有的子类,并且父类修改后,所有涉及到子类的功能都有可能产生故障。
4.2 定义
- 如果对每个类型为T1的对象o1,都有类型为T2的对象o2,使得以T1定义的所有程序p在所有的对象o1都代换成o2,程序P的行为没有发生变化,那么类型T2是类型T1的子类型。换句话说,所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
- 在使用继承时,遵循里氏替换原则,在子类中尽量不要重写父类的方法。
- 里氏替换原则告诉我们,继承实际上让两个类耦合性增强了,在适合的情况下,可以通过聚合,组合,依赖来解决问题。
4.3 应用案例
public class Liskov {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubA a = new A();System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3));System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8));System.out.println("-----------------------");B b = new B();System.out.println("11-3=" + b.func1(11, 3));//这里本意是求出11-3System.out.println("1-8=" + b.func1(1, 8));// 1-8System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));}}// A类class A {// 返回两个数的差public int func1(int num1, int num2) {return num1 - num2;}}// B类继承了A// 增加了一个新功能:完成两个数相加,然后和9求和class B extends A {//这里,重写了A类的方法, 可能是无意识public int func1(int a, int b) {return a + b;}public int func2(int a, int b) {return func1(a, b) + 9;}}
解决方法:原来的父类和子类都继承一个更通俗的基类。
public class Liskov {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubA a = new A();System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3));System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8));System.out.println("-----------------------");B b = new B();//因为B类不再继承A类,因此调用者,不会再func1是求减法//调用完成的功能就会很明确System.out.println("11+3=" + b.func1(11, 3));//这里本意是求出11+3System.out.println("1+8=" + b.func1(1, 8));// 1+8System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));//使用组合仍然可以使用到A类相关方法System.out.println("11-3=" + b.func3(11, 3));// 这里本意是求出11-3}}//创建一个更加基础的基类class Base {//把更加基础的方法和成员写到Base类}// A类class A extends Base {// 返回两个数的差public int func1(int num1, int num2) {return num1 - num2;}}// B类继承了A// 增加了一个新功能:完成两个数相加,然后和9求和class B extends Base {//如果B需要使用A类的方法,使用组合关系private A a = new A();//这里,重写了A类的方法, 可能是无意识public int func1(int a, int b) {return a + b;}public int func2(int a, int b) {return func1(a, b) + 9;}//我们仍然想使用A的方法public int func3(int a, int b) {return this.a.func1(a, b);}}
4.4 注意事项和细节
里氏替换原则通俗的来讲就是:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。它包含以下4层含义:
- 子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。
- 子类中可以增加自己特有的方法。
- 当子类的方法重载父类的抽象方法时,方法的前置条件(即方法的形参)要比父类方法的输入参数更宽松。
- 放子类的方法实现父类的抽象方法时,方法的后置条件(即方法的返回值)要比父类更严格。
5、开闭原则(Open Closed Priciple)
5.1 定义
- 开闭原则是编程中最基础、最重要的设计原则。
- 一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开发(对提供方),对修改关闭(对使用方)。用抽象构建框架,用实现扩展细节。
- 当软件需要变化时,尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化,而不是通过修改已有的代码来实现变化。
- 编程中遵循其它原则,以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则。
5.2 应用实例
public class Ocp {public static void main(String[] args) {//使用看看存在的问题GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();graphicEditor.drawShape(new Rectangle());graphicEditor.drawShape(new Circle());graphicEditor.drawShape(new Triangle());}}//这是一个用于绘图的类 [使用方]class GraphicEditor {//接收Shape对象,然后根据type,来绘制不同的图形public void drawShape(Shape s) {if (s.m_type == 1)drawRectangle(s);else if (s.m_type == 2)drawCircle(s);else if (s.m_type == 3)drawTriangle(s);}//绘制矩形public void drawRectangle(Shape r) {System.out.println(" 绘制矩形 ");}//绘制圆形public void drawCircle(Shape r) {System.out.println(" 绘制圆形 ");}//绘制三角形public void drawTriangle(Shape r) {System.out.println(" 绘制三角形 ");}}//Shape类,基类class Shape {int m_type;}class Rectangle extends Shape {Rectangle() {super.m_type = 1;}}class Circle extends Shape {Circle() {super.m_type = 2;}}//新增画三角形class Triangle extends Shape {Triangle() {super.m_type = 3;}}
改进方法:把创建Shape类做成抽象类,并提供一个抽象的draw方法,让子类去实现即可,这样我们有新的图形种类时,只需要让新的图形类继承Shape,并实现draw方法即可,使用方的代码不需要修改 —> 满足了开闭原则。
public class Ocp {public static void main(String[] args) {//使用看看存在的问题GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();graphicEditor.drawShape(new Rectangle());graphicEditor.drawShape(new Circle());graphicEditor.drawShape(new Triangle());graphicEditor.drawShape(new OtherGraphic());}}//这是一个用于绘图的类 [使用方]class GraphicEditor {//接收Shape对象,调用draw方法public void drawShape(Shape s) {s.draw();}}//Shape类,基类abstract class Shape {public abstract void draw();//抽象方法}class Rectangle extends Shape {@Overridepublic void draw() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(" 绘制矩形 ");}}class Circle extends Shape {@Overridepublic void draw() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(" 绘制圆形 ");}}//新增画三角形class Triangle extends Shape {@Overridepublic void draw() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(" 绘制三角形 ");}}//新增一个图形class OtherGraphic extends Shape {@Overridepublic void draw() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(" 绘制其它图形 ");}}
6、迪米特法则(Demeter Principle)
6.1 定义
- 一个对象应该对其他对象保持最少的了解。
- 类与类关系越密切,耦合度越大。
- 迪米特法则又叫最小知道原则,即一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说,对于被依赖的类不管多么复杂,都尽量将逻辑封装在类的内部。对外除了提供的public方法,不对外泄露任何信息。
- 迪米特法则还有个更简单的定义:只与直接的朋友通信。
- 直接的朋友:每个对象都会与其他对象有耦合关系,只要两个对象之间有耦合关系,我们就说这两个对象之间是朋友关系。耦合的方式很多,依赖,关联,组合,聚合等。其他,我们称出现成员变量,方法参数,方法返回值中的类为直接的朋友,而出现在局部变量中的类不是直接的朋友。也就是说,陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部。
6.2 应用实例
//客户端public class Demeter1 {public static void main(String[] args) {//创建了一个 SchoolManager 对象SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();//输出学院的员工id 和 学校总部的员工信息schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());}}//学校总部员工类class Employee {private String id;public void setId(String id) {this.id = id;}public String getId() {return id;}}//学院的员工类class CollegeEmployee {private String id;public void setId(String id) {this.id = id;}public String getId() {return id;}}//管理学院员工的管理类class CollegeManager {//返回学院的所有员工public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了10个员工到 listCollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();emp.setId("学院员工id= " + i);list.add(emp);}return list;}}//学校管理类//分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager//CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类,这样违背了 迪米特法则class SchoolManager {//返回学校总部的员工public List<Employee> getAllEmployee() {List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();for (int i = 0; i < 5; i++) { //这里我们增加了5个员工到 listEmployee emp = new Employee();emp.setId("学校总部员工id= " + i);list.add(emp);}return list;}//该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id)void printAllEmployee(CollegeManager sub) {//分析问题//1. 这里的 CollegeEmployee 不是 SchoolManager的直接朋友//2. CollegeEmployee 是以局部变量方式出现在 SchoolManager//3. 违反了 迪米特法则//获取到学院员工List<CollegeEmployee> list1 = sub.getAllEmployee();System.out.println("------------学院员工------------");for (CollegeEmployee e : list1) {System.out.println(e.getId());}//获取到学校总部员工List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();System.out.println("------------学校总部员工------------");for (Employee e : list2) {System.out.println(e.getId());}}}
改进方法:
//客户端public class Demeter1 {public static void main(String[] args) {System.out.println("~~~使用迪米特法则的改进~~~");//创建了一个 SchoolManager 对象SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();//输出学院的员工id 和 学校总部的员工信息schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());}}//学校总部员工类class Employee {private String id;public void setId(String id) {this.id = id;}public String getId() {return id;}}//学院的员工类class CollegeEmployee {private String id;public void setId(String id) {this.id = id;}public String getId() {return id;}}//管理学院员工的管理类class CollegeManager {//返回学院的所有员工public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了10个员工到 listCollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();emp.setId("学院员工id= " + i);list.add(emp);}return list;}//输出学院员工的信息public void printEmployee() {//获取到学院员工List<CollegeEmployee> list1 = getAllEmployee();System.out.println("------------学院员工------------");for (CollegeEmployee e : list1) {System.out.println(e.getId());}}}//学校管理类//分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager//CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类,这样违背了 迪米特法则class SchoolManager {//返回学校总部的员工public List<Employee> getAllEmployee() {List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();for (int i = 0; i < 5; i++) { //这里我们增加了5个员工到 listEmployee emp = new Employee();emp.setId("学校总部员工id= " + i);list.add(emp);}return list;}//该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id)void printAllEmployee(CollegeManager sub) {//分析问题//1. 将输出学院的员工方法,封装到CollegeManagersub.printEmployee();//获取到学校总部员工List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();System.out.println("------------学校总部员工------------");for (Employee e : list2) {System.out.println(e.getId());}}}
6.3 注意事项和细节
- 迪米特法则的核心是降低类之间的耦合。
- 由于每个类都减少了不必要的依赖,因此迪米特法则只是要求降低类间(对象间)耦合关系,并不是要求完全依赖关系。
7、合成复用原则(Composite Reuse Principle)
原则:尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。

