软件设计六大原则
学习设计原则，学习设计模式的基础。在实际开发过程中，并不是一定要求所有代码都遵循设计原则，我们要考虑人力、时间、成本、质量，不是刻意追求完美，要在适当的场景遵循设计原则，体现的是一种平衡取舍，帮助我们设计出更加优雅的代码结构。
1. Open-Closed Principle开闭原则
开闭原则(Open-Closed Principle, OCP)是指一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放， 对修改关闭。所谓的开闭，也正是对扩展和修改两个行为的一个原则。强调的是用抽象构建框架，用实现扩展细节。可以提高软件系统的可复用性及可维护性。开闭原则，是面向对象设计中最基础的设计原则。它指导我们如何建立稳定灵活的系统，例如:我们版本更新，我尽可能不修改源代码，但是可以增加新功能。
实现开闭原则的核心思想就是面向抽象编程，接下来我们来看一段代码:
以课程体系为例，首先创建一个课程接口 ICourse:
public interface ICourse {
Integer getId();
String getName();
Double getPrice();
}
整个课程生态有 Java 架构、大数据、前端等，我们来创建一个 Java 架构课程的类 JavaCourse:
public class JavaCourse implements ICourse{
private Integer Id;
private String name;
private Double price;
public JavaCourse(Integer id, String name, Double price) { this.Id = id;
this.name = name;
this.price = price;
}
public Integer getId() {
return this.Id;
}
public String getName() {
return this.name;
}
public Double getPrice() {
return this.price;
}
}
现在我们要给Java架构课程做活动，价格优惠。如果修改 JavaCourse 中的 getPrice()方法，则会存在一定的风险，可能影响其他地方的调用结果。我们如何在不修改原有代码前提前下，实现价格优惠这个功能呢?现在，我们再写一个处理优惠逻辑的类, JavaDiscountCourse类:
public class JavaDiscountCourse extends JavaCourse {
public JavaDiscountCourse(Integer id, String name, Double price) {
super(id, name, price);
}
public Double getOriginPrice(){
return super.getPrice();
}
public Double getPrice(){
return super.getPrice() * 0.61;
}
}
2. Dependence Inversion Principle依赖倒置原则
依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle,DIP)是指设计代码结构时，高层模块不应该依赖底层模块，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。通过依赖倒置，可以 减少类与类之间的耦合性，提高系统的稳定性，提高代码的可读性和可维护性，并能够降低修改程序所 造成的风险。接下来看一个案例, 定义一辆奥迪车、宝马车、司机和一个测试类：
public class BmwCar {
public void run() {
System.out.println("宝马汽车开始运行");
}
}
public class Driver {
public void drive(BmwCar bmwCar) {
bmwCar.run();
}
}
public class DriverTest {
public static void main(String[] args) {
Driver driver = new Driver();
BmwCar bmwCar = new BmwCar();
driver.drive(bmwCar);
}
}
司机在开宝马车，现在看这段代码好像是没什么问题。那么现在司机想开奥迪车，该如何实现，我们新建一个奥迪车的类：
public class AudiCar {
public void run() {
System.out.println("奥迪汽车开始运行");
}
}
现在问题产生了，奥迪车产生了，我们没办法让司机开动起来，司机没有开动奥迪车的方法，因为和司机和宝马车类之间是紧耦合的关系，只能开宝马车。这里只是增加了一个车类就要修改司机类，导致的结果就是系统的可维护性大大降低，可读性降低。
那么我们来修改一下，建立两个接口IDrive和ICar，分别定义了司机和汽车的各个职能，司机就是驾驶汽车，必须实现drive()方法，实现过程如下：
public interface ICar {
void run();
}
public class AudiCar implements ICar {
@Override
public void run() {
System.out.println("奥迪汽车开始运行");
}
}
public class BmwCar implements ICar{
@Override
public void run() {
System.out.println("宝马汽车开始运行");
}
}
public interface IDrive {
void drive(ICar car);
}
public class Driver implements IDrive {
@Override
public void drive(ICar car) {
car.run();
}
}
public class DriverTest {
public static void main(String[] args) {
IDrive driver = new Driver();
ICar bmwCar = new BmwCar();
ICar audiCar = new AudiCar();
// 司机开宝马
driver.drive(bmwCar);
// 司机开奥迪
driver.drive(audiCar);
}
}
这么一修改，对未来的扩展也更加友好，高层模块的依赖都应该建立在抽象上。
3. Simple Responsibility Principle单一职责原则
单一职责(Simple Responsibility Pinciple，SRP)是指不要存在多于一个导致类变更的原因。假设我们有一个Class负责两个职责，一旦发生需求变更，修改其中一个职责的逻辑代码，有可能会导致另一个职责的功能发生故障。这样一来，这个Class存在两个导致类变更的原因。如何解决这个问题呢? 我们就要给两个职责分别用两个Class 来实现，进行解耦。后期需求变更维护互不影响。这样的设计， 可以降低类的复杂度，提高类的可读性，提高系统的可维护性，降低变更引起的风险。总体来说就是一 个Class/Interface/Method只负责一项职责。
接下来，我们来看代码实例，用课程举例，我们的课程有直播课和录播课。直播课不能快进和 快退，录播可以可以任意的反复观看，功能职责不一样。还是先创建一个Course 类:
public class Course {
public void study(String courseName) {
if ("直播课".equals(courseName)) {
System.out.println("不能快进");
} else {
System.out.println("可以任意的来回播放");
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Course course = new Course();
course.study("直播课");
course.study("录播课");
}
从上面代码来看，Course类承担了两种处理逻辑。假如，现在要对课程进行加密，那么直播课和录播课的加密逻辑都不一样，必须要修改代码。而修改代码逻辑势必会相互影响容易造成不可控的风险。 我们对职责进行分离解耦，来看代码，分别创建两个类ReplayCourse和LiveCourse:
public class LiveCourse {
public void study(String courseName) {
System.out.println(courseName + "不能快进看");
}
}
public class ReplayCourse {
public void study(String courseName) {
System.out.println("可以任意的来回播放");
}
}
public static void main(String[] args) {
LiveCourse liveCourse = new LiveCourse();
liveCourse.study("直播课");
ReplayCourse replayCourse = new ReplayCourse();
replayCourse.study("录播课");
}
4. Interface Segregation Principle接口隔离原则
接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)是指用多个专门的接口，而不使用单一的总接口，客户端不应该依赖它不需要的接口。这个原则指导我们在设计接口时应当注意一下几点:
1、一个类对一类的依赖应该建立在最小的接口之上。
2、建立单一接口，不要建立庞大臃肿的接口。
3、尽量细化接口，接口中的方法尽量少(不是越少越好，一定要适度)。
接口隔离原则符合我们常说的高内聚低耦合的设计思想，从而使得类具有很好的可读性、可扩展性和可维护性。我们在设计接口的时候，要多花时间去思考，要考虑业务模型，包括以后有可能发生变更的地方还要做一些预判。所以，对于抽象，对业务模型的理解是非常重要的。下面我们来看一段代码，写一个动物行为的抽象:
public interface IAnimal {
void eat();
void fly();
void swim();
}
public class Bird implements IAnimal {
@Override
public void eat() {
}
@Override
public void fly() {
}
@Override
public void swim() {
}
}
public class Dog implements IAnimal {
@Override
public void eat() {
}
@Override
public void fly() {
}
@Override
public void swim() {
}
}
可以看出，Bird的swim()方法可能只能空着，Dog的fly()方法显然不可能的。这时候，我们针对不同动物行为来设计不同的接口，分别设计IEatAnimal，IFlyAnimal和ISwimAnimal接口，来看代码:
public interface IEatAnimal {
void eat();
}
public interface IFlyAnimal {
void fly();
}
public interface ISwimAnimal {
void swim();
}
// Dog 只实现 IEatAnimal 和 ISwimAnimal 接口:
public class Dog implements ISwimAnimal, IEatAnimal {
@Override
public void eat() {
}
@Override
public void swim() {
}
}
5. Law of Demeter 迪米特法则
迪米特原则(Law of Demeter LoD)是指一个对象应该对其他对象保持最少的了解，又叫最少知 道原则(Least Knowledge Principle,LKP)，尽量降低类与类之间的耦合。迪米特原则主要强调只和朋友交流，不和陌生人说话。出现在成员变量、方法的输入、输出参数中的类都可以称之为成员朋友类， 而出现在方法体内部的类不属于朋友类。
现在来设计一个权限系统，TeamLeader 需要查看目前发布到线上的课程数量。这时候，TeamLeader要找到员工 Employee 去进行统计，Employee再把统计结果告诉 TeamLeader。接下来我们还是来看代码:
public class Course {
}
public class Employee {
public void checkNumberOfCourses(List<Course> courseList) {
System.out.println("目前已发布的课程数量是:" + courseList.size());
}
}
public class TeamLeader {
public void commandCheckNumber(Employee employee) {
List<Course> courseList = new ArrayList<Course>();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
courseList.add(new Course());
}
employee.checkNumberOfCourses(courseList);
}
}
public static void main(String[] args) {
TeamLeader teamLeader = new TeamLeader();
Employee employee = new Employee();
teamLeader.commandCheckNumber(employee);
}
写到这里，其实功能已经都已经实现，代码看上去也没什么问题。根据迪米特原则，TeamLeader 只想要结果，不需要跟Course产生直接的交流。而 Employee统计需要引用 Course 对象。TeamLeader和Course 并不是朋友,下面来对代码进行改造:
public class Employee {
public void checkNumberOfCourses(){
List<Course> courseList = new ArrayList<Course>();
for (int i= 0; i < 20 ;i ++){
courseList.add(new Course());
}
System.out.println("目前已发布的课程数量是:"+courseList.size()); }
}
public class TeamLeader {
public void commandCheckNumber(Employee employee){
employee.checkNumberOfCourses();
}
}
经过修改后，Course和TeamLeader已经没有关联了。碰到业务复杂的场景，我们需要随机应变。
6 Liskov Substitution Principle里氏替换原则
里氏替换原则(Liskov Substitution Principle,LSP)是指如果对每一个类型为 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 都替换成 o2 时，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。
定义看上去还是比较抽象，我们重新理解一下，可以理解为一个软件实体如果适用一个父类的话， 那一定是适用于其子类，所有引用父类的地方必须能透明地使用其子类的对象，子类对象能够替换父类 对象，而程序逻辑不变。根据这个理解，我们总结一下:
引申含义:子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。
1、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。
2、子类中可以增加自己特有的方法。
3、当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件(即方法的输入/入参)要比父类方法的输入参数更宽松。
4、当子类的方法实现父类的方法时(重写/重载或实现抽象方法)，方法的后置条件(即方法的输出/返回值)要比父类更严格或相等。
在之前开闭原则的时候埋下了一个伏笔，我们记得在获取折后时重写覆盖了父类的 getPrice()方法，增加了一个获取源码的方法 getOriginPrice()，显然就违背了里氏替换原则。我们修改一下代码， 不应该覆盖 getPrice()方法，增加 getDiscountPrice()方法:
public class JavaDiscountCourse extends JavaCourse {
public JavaDiscountCourse(Integer id, String name, Double price) {
super(id, name, price);
}
public Double getDiscountPrice(){
return super.getPrice() * 0.61;
}
}
使用里氏替换原则有以下优点:
1、约束继承泛滥，开闭原则的一种体现。
2、加强程序的健壮性，同时变更时也可以做到非常好的兼容性，提高程序的维护性、扩展性。降低 需求变更时引入的风险。
设计原则总结
学习设计原则，学习设计模式的基础。在实际开发过程中，并不是一定要求所有代码都遵循设计原则，我们要考虑人力、时间、成本、质量，不是刻意追求完美，要在适当的场景遵循设计原则，体现的是一种平衡取舍，帮助我们设计出更加优雅的代码结构。