设计原则图解

SOLID原则

单一职责原则(SRP)

定义

单一职责原则规定一个类应该有且仅有一个引起它变化的原因，否则类应该被拆分
该原则提出对象不应该承担太多职责，如果一个类对象承担了太多指责，至少存在以下两个缺点：

1. 一个职责的变化可能会削弱或者抑制这个类实现其它职责的能力
2. 当客户端需要该对象的某一职责时，不得不将其它不需要的职责全部包含进来，从而造成冗余代码或代码的浪费
   

作用

单一职责原则的核心是控制类的粒度的大小、将对象解耦、提高内聚性

1. 降低类的复杂度，一个类只负责一项职责，其逻辑肯定要比负责多项职责要简单的多
2. 提高类的可读性。复杂性降低，可读性自然会提高
3. 提高系统的可维护性。可读性提高，自然更容易维护
4. 变更引起的风险降低。变更是必然的，如果单一职责原则遵循的好，当修改一个功能时，可以显著降低对其它功能的影响
   

实现方法

单一职责原则是最简单但又最难运用的原则，需要设计人员发现类的不同职责并将其分离，再封装到不同的类和模块中。而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关重构经验

开闭原则(OCP)

定义

软件实体应当对扩展开放，对修改关闭
软件实体包括项目中划分出的模块、类与接口、方法三个部分
开闭原则的含义是：当应用的需求改变时，在不修改软件实体的源代码或者二进制代码的前提下，可以扩展模块的功能，使其满足新的需求

作用

开闭原则是面向对象程序设计的终极目标，它使软件实体拥有一定的适应性和灵活性的同时具备稳定性和延续性

1. 对软件测试的影响：软件遵循开闭原则的话，软件测试时只需要对扩展的代码进行测试，不需要考虑原有代码
2. 可以提高代码的可复用性：粒度越小，被复用的可能性就越大；在面向对象程序设计中，根据原子和抽象编程可以提高代码的复用性
3. 可以提高软件的可维护性：遵循开闭原则的软件，其稳定性高和延续性强，从而易于扩展和维护
   

实现方法

可以通过“抽象约束、封装变化”来实现开闭原则，即通过接口或者抽象类为软件实体定义一个相对稳定的抽象层，而将相同的可变因素封装在相同的具体实现类中
因为抽象灵活性好，适应性广，只要抽象的合理，可以基本保持软件架构的稳定。而软件中易变的细节可以从抽象派生来的实现类来进行扩展，当软件需要发生变化时，只需要根据需求重新派生一个实现类来扩展就可以了

里氏替换原则(LSP)

定义

继承必须确保超类（父类/基类）所拥有的性质在子类中仍然成立
里氏替换原则主要阐述了有关继承的一些原则，也就是什么时候应该用继承，什么时候不应该用继承，以及其中蕴含的原理。里氏替换原则是继承复用的基础，它反映了基类与子类之间的关系，是对开闭原则的补充是对实现抽象化的具体步骤的规范

作用

1. 里氏替换原则是实现开闭原则的重要方式之一
2. 它克服了继承中重写父类造成的可用性变差的缺点
3. 它是动作正确性的保证。即类的扩展不会给已有系统引入新的错误，降低了代码出错的可能性
   

实现方法

里氏替换原则通俗来讲就是：子类扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。即子类继承父类时，除了添加新的方法完成新增功能外，尽量不要重写父类的方法
如果通过重写父类的方法来完成新增功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特别是运用多态比较频繁时，程序出错的概率会非常大
如果程序违背了里氏替换原则，则继承类的对象在基类出现的地方会出现运行错误。其修正方法只能是取消原来的继承关系，重新设计它们之间的关系

接口隔离原则(ISP)

定义

1. 要求程序员尽量将臃肿庞大的接口拆分成更小的和更具体的接口，让接口中只包含客户感兴趣的方法
2. 客户端不应该被迫依赖于它不使用的方法
3. 一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上

以上定义的含义是：要为各个类建立它们需要的专用接口，而不要试图去建立一个庞大的接口供所有依赖它的类去调用
接口隔离原则和单一职责原则都是为了提高类的内聚性，降低他们之间的耦合性，体现了封装的思想，但两者不同的是：

1. 单一职责原则注重的是职责，而接口隔离原则则注重的是对接口依赖的隔离
2. 单一职责原则主要是约束类，它针对的是程序中的实现和细节；接口隔离原则主要约束的是接口，主要针对抽象和程序整体框架的构建
   

作用

接口隔离原则是为了约束接口、降低类对接口的依赖性

1. 将臃肿庞大的接口分解为多个粒度小的接口，可以预防外来变更的扩散，提高系统的灵活性和可维护性
2. 接口隔离提高了系统的内聚性，减少了对外交互，降低了系统的耦合性
3. 如果接口的粒度大小定义合理，能够保证系统的稳定性；但是如果定义过小，则会造成接口数量过多，使设计复杂化；如果定义太大，灵活性降低，无法提供定制服务，给整体项目带来无法预料的风险
4. 使用多个专门的接口还能体现对象的层次，因为可以通过接口的继承，实现对总接口的定义
5. 能减少项目工程中的代码冗余。过大的大接口里面通常放置许多不用的方法，当实现这个接口时，被迫设计冗余的代码
   

实现方法

1. 接口尽量小，但是要有限度。一个接口只服务于一个子模块或业务逻辑
2. 为依赖接口的类定制服务。只提供调用者需要的方法，屏蔽不需要的方法
3. 了解环境，拒绝盲从。每个项目或产品都有选定的环境因素，环境不同，接口拆分的标准就不同，需要深入了解业务逻辑
4. 提高内聚，减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事
   

依赖倒置原则(DIP)

定义

高层模块不应该依赖低层模块，两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
依赖倒置原则是实现开闭原则的重要途径之一，它降低了客户与实现模块之间的耦合性
由于在软件设计中，细节具有多变性，而抽象则相对稳定，因此以抽象为基础搭建起来的架构要比以细节为基础搭建起来的架构要稳定得多。这里的抽象指的是接口或者抽象类，而细节指的是具体的实现
使用接口和抽象类的目的是制定好规范和契约，而不去设计任何具体的操作，把展现细节的任务交给它们的实现类去做

作用

1. 降低类之间的耦合性
2. 提高系统的稳定性
3. 减少并行开发引起的风险
4. 提高代码的可读性和可维护性
   

实现方法

依赖倒置原则的目的是通过要面向接口的编程来降低类间的耦合性，所以我们在实现编程中只要遵循以下4点，就能在项目中完成这个规则：

1. 每个类尽量提供接口或抽象类，或者两者都兼备
2. 变量的声明类型尽量是接口或者抽象类
3. 任何类都不应该从具体类派生
4. 使用继承时尽量遵循里氏替换原则
   

LOD原则

高内聚

指导类本身的设计
相近的功能应该放到同一个类中，不相近的功能不要放到同一个类中

松耦合

知道类与类之间依赖关系的设计
即使两个类有依赖关系，一个类的代码改动也不会或者很少导致依赖类的代码改动

迪米特法则（最少知识原则）

定义

只与你的直接“朋友”进行交谈，不与“陌生人”说话
如果两个软件实体无须直接通信那么就不应当发生直接的相互调用，可以通过第三方转发该调用。其目的是降低类之间的耦合性，提高模块的相对独立性
注：
“朋友”指：当前对象本身、当前对象的成员变量、当前对象所创建的对象、当前对象的方法参数等，这些对象通当前对象存在关联、聚合和组合的关系，可以直接访问这些对象的方法

作用

迪米特法则要求限制软件实体之间通信的宽度和深度

1. 降低类之间的耦合度，提高模块的相对独立性
2. 由于亲和度降低，从而提高了类的可复用性和系统的扩展性

但是过量的使用迪米特法则会使系统产生大量的中介类，从而增加系统的复杂性，使模块之间的通信效率降低。因此在使用迪米特法则时需要反复权衡，确保高内聚和低耦合的同时，保证系统的结构清晰

实现方法

1. 从依赖者的角度来说，只依赖应该依赖的对象
2. 从被依赖者的角度来说，只暴露应该暴露的方法

应用迪米特法则需要注意一下6点：

1. 在类的划分上，应该创建弱耦合的类。类与类之间的耦合性越弱，就越有利于实现可复用的目标
2. 在类的结构设计上，尽量降低类成员的访问权限
3. 在类的设计上，优先考虑将一个类设置成不变类
4. 在对其它类的引用上，将引用其它对象的次数降到最低
5. 不暴露类的属性成员，而应该提供相应的访问器（例如getter、setter）
   

合成复用原则（组合/聚合复用原则）

定义

要求在软件复用时，要尽量先使用组合或聚合等关联关系来实现，其次才考虑使用继承关系来实现
如果要使用继承关系，则必须严格遵循里氏替换原则。合成复用原则和里氏替换原则是相辅相成的，两者都是开闭原则的具体实现规范

作用

通常类的复用分为继承复用和合成复用两种，继承复用虽然有简单和易实现的优点，但也存在以下缺点：

1. 继承复用破坏了类的封装性。因为继承会将父类的实现细节暴露给子类，父类对子类是透明的，所以这种复用又称为“白箱”复用
2. 子类与父类的耦合度高。父类实现的任何改变都会导致子类的实现发生改变，这不利于类的扩展和维护
3. 它限制了复用的灵活性。从父类继承而来的实现是静态的，在编译时已经定义，所以在运行时不可能发生改变

采用组合或聚合复用时，可以将已有对象纳入新对象，使之成为新对象的一部分，新对象可以调用已有对象的新功能，它有以下优点：

1. 它维持了类的封装性。因为成分对象的内部细节是新对象看不见的，所以这种复用又称为“黑箱”复用
2. 两个类之间的耦合度低。这种复用所需的依赖较少，新对象存取成分对象的唯一方法是通过成分对象的接口
3. 复用的灵活性高。这种复用可以在运行时动态进行，新对象可以动态的引用与成分对象类型相同的对象
   

实现方法

合成复用原则是通过将已有对象纳入新对象中，作为新对象的成员对象来实现的，新对象可以调用已有对象的功能，从而达到复用

软件设计三原则

DRY - Don’t Repeat Yourself

第一条准则是千万不要重复你自身。尽量在项目中减少重复的代码行，重复的方法，重复的模块。其实许多设计原则和模式最本质的思想都是在消除重复。我们经常提起的重用性和可维护性其实是基于减少重复这一简单的思想。为什么现在微服务盛行呢？正是因为将系统中的服务进行抽取的话，便减少了重复。重复冗余在维护代码的时候将是非常困难的。DRY意味着系统内的每一个部件都应该是唯一的并且是不模糊的。我们可以通过应用单一职责接口隔离等原则尽量拆分系统，模块，类，方法·。使其每一个部件都是职责明确的并且可重用的

KISS - Keep It Simple & Stupid

第二条准则是保持简单易懂。从小到几行代码的写法大到整个系统的架构我们都应该保持简单易懂。高手高就高在可以将复杂的东西“简单”的实现出来。刚入行的时候，我总喜欢用三目运算符将复杂的逻辑用一句冗长的代码行写出来。后面才发现这是非常愚蠢的。到了重构或者需求变更的时候，连我自己写的代码我都看着非常费劲难以下手。所以我们应该致力于代码的可理解性。降低复杂度也意味着维护变得简单。Martin Flower在《重构》中有一句经典的话："任何一个傻瓜都能写出计算机可以理解的程序，只有写出人类容易理解的程序才是优秀的程序员。其实不光是程序，这个原则也可以延伸到产品的设计，业务的设计，项目结构的设计上

YAGNI - You Ain’t Gonna Need It

第三条准则是你将不会需要它。千万不要进行过度设计。我们经常会在开发当中尽可能的迎合未来可能的需求。而为了迎合某些产生概率极低的需求而设计的成本是非常高的，这种过度设计的收益非常低。可能你深思熟虑的设计花了不少时间成本，却在未来的两三年内这个设计却完全没有派上用场。一些设计是否必要，更多的应该基于当前的情况。而不是为了应对未来的各种变化，画蛇添足的设计。如果淘宝一开始就往日均交易上亿的情况进行设计的话，那么可能就不会有今天的淘宝了。因为创业公司的时间是非常宝贵的，比其他公司早一步退出新的服务就能抢占先机。并不是说淘宝不需要考虑以后交易量暴增的情况，而是不应该以当前日均交易才几万的情况下去设计编码日均交易上亿的项目。过度设计往往会延缓开发迭代的速度